Содержание

Применение диэлектриков - Энциклопедия по машиностроению XXL

В табл. 1.1 описываются свойства диэлектриков методом воздействие — отклик . В первую очередь выделяется изменение-свойств диэлектриков под действием электрического поля. При воздействии на диэлектрик других полей (механического, теплового, магнитного), а также при действии излучений (свет, радиоактивность, быстрые частицы и др.) прежде всего рассматриваются изменения электрических свойств под влиянием этих факторов. Многие явления, представляющие интерес для физики и технического применения диэлектриков (особенно в электронике), возникают при совместном воздействии на диэлектрик нескольких факторов, например света и электрического поля, света и механических напряжений и т. п.  [c.18]
В случае применения диэлектрика в качестве материала объемных резонаторов определяющим является требование низких диэлектрических потерь, от которых зависит добротность резонатора. Необходимая величина диэлектриче-с.кой проницаемости зависит от рабочей частоты, типа возбуждаемых волн и требований к оптимальным геометрическим размерам. Так, в области дециметровых волн желательны материалы с величиной е=100—500, а в диапазоне миллиметровых волн лучше располагать материалами с е = 15—30 [31].  
[c.88]

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРОНИКЕ  [c.251]

При практическом применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — достаточно четко определились потребности электротехники в, использовании пассивных или активных свойств этих материалов.  [c.4]

Этой закономерностью подтверждается механизм ударной ионизации. При сравнительно больших толщинах, характерных для производственных условий применения диэлектриков (сотые доли мм и выше),электрическая прочность при электрическом пробое может практически не зависеть от толщины. Увеличение электриче-  [c. 93]

Этой закономерностью подтверждается механизм ударной ионизации. При сравнительно больших толщинах, характерных для производственных условий применения диэлектриков (сотые доли миллиметра и выше), электрическая прочность при электрическом пробое может практически не зависеть от толщины. Увеличение электрической прочности с уменьшением экспозиции, характерное для ударной ионизации, у многих твердых диэлектриков при электрическом пробое наблюдается в строго однородных полях при импульсах порядка 10 —10 сек. При сравнительно больших экспозициях электрическая прочность при электрическом пробое практически не зависит от величины экспозиции, если длительная экспозиция не вызывает вредных явлений, например, разложения диэлектрика под влиянием возникающей ионизации окружающего воздуха или воздушных пор внутри диэлектрика.  

[c.80]

В соответствии с примененным диэлектриком различают конденсаторы а) вакуумные б) воздушные в) газонаполненные г) с жидким диэлектриком д) с твердым органическим диэлектриком (бумажные, пленочные) е) с твердым диэлектриком, пропитанным изоляционной жидкостью ж) с твердым неорганическим диэлектриком (слюда, керамика и др.

) з) с твердым неорганическим диэлектриком, используемом в контакте с электролитом (электролитические конденсаторы).  [c.186]


По конструкции конденсаторы могут быть плоские с двумя обкладками, плоские с несколькими обкладками, цилиндрические с двумя обкладками, цилиндрические с несколькими обкладками, спиральные и др. Согласно примененному диэлектрику, различают конденсаторы вакуумные, воздушные, газонаполненные, с жидким диэлектриком, с твердым органическим диэлектриком (бумажные, пленочные), с твердым диэлектриком, пропитанным изоляционной жидкостью, с твердым неорганическим диэлектриком (слюда, керамика и др.), с твердым неорганическим диэлектриком, используемым в контакте с электролитом (электролитические конденсаторы).  [c.132]

П6.4. Компаундами полимерными называются композиции на основе эпоксидных, полиэфирных и других смол, а также на основе битумов, высокообразованных диэлектриков и термопластичных полимеров (полистирола, полиизобутилена и др. ), жидкие в момент применения, а затем затвердевающие.  

[c.270]

Действие различных поляризующих или анализирующих приборов, рассмотренных выше (турмалин, стеклянное зеркало, стопа и т. д.), типично для всех приспособлений этого рода. Направления колебаний электрического (магнитного) вектора естественного света всегда сортируются этими приборами так, что в один пучок отбирается преимущественно (или сполна) излучение с одним направлением электрических колебаний, а в другой — излучение с перпендикулярным направлением электрических колебаний. Смешение обоих пучков вновь дает естественный свет. Иногда явление несколько осложняется тем обстоятельством, что один из этих пучков претерпевает более или менее полное поглощение (турмалин, непрозрачный диэлектрик). Два взаимно перпендикулярных направления колебаний в двух пучках, образующихся при поляризации, определяются физическими особенностями примененного поляризатора в случае турмалина (и других кристаллов) они определены строением кристалла, в случае зеркала — направлением плоскости падения и т. д. Эти избранные направления можно назвать главными плоскостями Pi и Да. причем Pi J P-i-  

[c.378]

Из всего многообразия физических свойств важнейшими свойствами, характеризующими вещество как диэлектрик, являются электрические — поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и т. д. Многие годы диэлектрики применялись в основном как изоляторы. Поэтому наибольшее значение имели их малые электропроводности и диэлектрические потери, высокая электрическая прочность. В современных условиях диэлектрики используют не только в качестве пассивных элементов различных электрических схем. С их помощью осуществляют преобразование механической и тепловой энергии в электрическую (пьезоэлектрики и пироэлектрики). Ряд диэлектриков находит применение для детектирования, усиления, модуляции электрических и оптических сигналов. При этом важную роль играют такие свойства, как фотоэффект, электрооптические и гальвано-магнитные явления.  [c.271]

Аморфные диэлектрики в виде тонких пленок находят широкое применение в микроэлектронике. Во многих таких диэлектриках,, так же как и в аморфных полупроводниках, проводимость (весьма незначительная ) осуществляется путем перескоков из одного локализованного состояния в другое. Энергия активации этого процесса значительно ниже, чем энергия активации примесной проводимости в кристаллических диэлектриках.  

[c.371]

Во второй части книги рассматривается промышленное применение индукционного нагрева металлов и высокочастотного нагрева диэлектриков, основные вопросы технологии, технико-экономические показатели и вопросы техники безопасности. В этой же части рассмотрены особенности индукционного нагрева с применением частоты 50 Гц, не проявляющиеся на средних и высоких частотах.  [c.3]

Развитие индукционного нагрева идет по пути совершенствования его технологии и автоматизации, в том числе и на основе достижений современной вычислительной техники. Расширяется применение высоких температур как при традиционных способах нагрева, так и при индукционном плазменном нагреве. В связи с ростом мощности установок и расширением их использования в промышленности особое значение приобрело совершенствование основной аппаратуры и источников питания, направленное на улучшение энергетических показателей и надежности установок для нагрева проводящих материалов и диэлектриков.  

[c.7]


Применение микроскопических характеристик поля в диэлектрике для количественного исследования процесса поляризации практически невозможно, так как величины Рсв. микро и р недоступны непосредственному измерению. Практически используются макроскопические характеристики поля в диэлектрике, которые получаются из соответствующих микроскопических величин путем усреднения по физически бесконечно малому объему АЕ. Этот объем в отличие от бесконечно малого математического объема должен быть чрезвычайно велик по сравнению с расстоянием между молекулами вещества и, следовательно, по сравнению с микроскопическими неоднородностями среды и поля. Одновременно объем А У должен быть чрезвычайно мал по сравнению с макроскопическими неоднородностями среды и поля, что обеспечивает плавное изменение всех усредненных величин при переходе в смежные элементы объема.  
[c.136]

Применение сверхвысоких частот (СВЧ) для нагрева диэлектриков позволяет получать достаточно высокие удельные мощности при сниженных значениях напряженности электрического поля. Ограничения на напряженность поля чаще всего бывают связаны со свойствами нагреваемого материала или с технологическими особенностями нагрева.  [c.305]

Древесине присущи многие недостатки, которые сильно ограничивают ее применение в качестве диэлектрика. Прежде всего следует отметить ее большую неоднородность, наличие водорастворимых солей и т. п. Поэтому она здесь не рассматривается.  [c.178]

Для изготовления печатных плат, используемых в электронике, в низковольтном аппарато- и приборостроении, а также для якорей электродвигателей малой мощности применяют фольгированные гетинакс и стеклотекстолит. Это — слоистые пластики, облицованные с одной или двух сторон медной оксидированной фольгой, наносимой при прессовании собранных пакетов пропитанной бумаги или стеклоткани с применением клея. В некоторых случаях используется хромированная фольга, а в фольгированных тонких диэлектриках на основе стеклоткани иногда применяется никелевая фольга. Фольгированный гетинакс выпускается несколь-ких марок толщиной от 1,0 до 3,0 мм. Он предназначен  

[c.190]

Для определения удельного объемного и поверхностного сопротивлений диэлектриков используют трехэлектродную схему их включения в измерительную схему (рис. 5.2, а—в). На образце твердого диэлектрика ОД выполняются электроды высоковольтный электрод ВЭ с диаметром и измерительный ИЭ с диаметром di, имеющие вид диска, круга охранный электрод ОЭ в виде кольца с внутренним d и наружным dg диаметрами. Зазор между измерительным и охранным электродами должен быть равен (2 0,2) мм. (Допускается применение электродов прямоугольной или квадратной формы. )  [c.134]

Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. Применение электроизоляционных жидкостей позволяет обеспечить надежную и длительную работу электрической изоляции, находящихся под напряжением элементов конструкции, и отводить от них теплоту, выделяющуюся при работе.  

[c.194]

Устройство и тины копденса-торов. Выражение (42.3) показывает, что электроемкость конденсатора МОЖНО увеличить путем увеличения площади S его пластин, уменьшения расстояния d между ними и применения диэлектриков с большими значе-  [c.144]

Аналогичные условия отражения могут быть реализованы и без применения диэлектриков полное отражение от закритич. волновода — плавным уменьшением расстояния между отражателями (рис. 1, в), сильное отражение на частотах, близких к критич. частотам внутр. волновода,— внесением неоднородностей скачкообразным иамененвем расстояния между отражателями (рис. 1, г) или ограничением размеров отражателей (рис. д). Высокодобротные колебания будут иметь в этих случаях разный характер. В первом существует каустика, разграничивающая области докри-тич. и закритич. волноводов, в последнем — поле быстро (экспоненциально) убывает при удалении от каустики, во втором случае поле ограничивается областью сильного отражения. Оба способа повышения добротности применяются в О. р. Когда не требуется высокой добротности рабочей моды, часто используются резонаторы с постепенным увеличением расстояния между отражателями рис. 1, с). Благодаря высоким значениям отношения запасённой энергии к энергии потерь доб-491  

[c.491]

Батарея с диэлектрическим теплоносителем. Имеется большое количество различных схем термоэлектрических батарей, основанных на непосредственном нагревании ТЭЭЛ с помощью диэлектрического теплоносителя. К таким теплоносителям в первую очередь относятся газы и органические жидкости. Применение диэлектриков для подвода и отвода тепла привлекало многих авторов в связи с тем, что в этом случае упрощается конструкция батареи ТЭЭЛ.[c.88]

Подробнее эти механизмы поляризации рассмотрены в гл. 5 и 6 в связи с различными применениями диэлектриков в электронике. В качестве примера не индуцированной электрическим полем поляризации отметим пьезополяризацию, возникающую в нецент-роснмметричных диэлектриках при их механической деформации. В пьезоэлектриках механическая деформация приводит к смещению ионов из равновесного положения, при котором возникает электрическая поляризация диэлектрика. Время установления этой механической поляризации зависит от электрических и упругих свойств диэлектрика, а также от геометрических размеров образца, который деформируется как целое. Как и при упругой поляризации, возникает возвращающая сила (пропорциональная деформации пьезоэлектрика), которая стремится возвратить образец в равновесное (недеформированное и неполяризован-ное) состояние. Отметим, что поляризация в этом случае индуци-64  [c.64]

Для многих технических применений диэлектриков в электронике большое значение имеют фазовые превращения, происходящие в некоторых твердых и жидких веществах без изменения их агрегатного состояния — в пределах только твердой пли только жидкой фазы. Эти преврашеиия происходят вследствие электронных, диполыгых, магнитных н других взаимодействий структурных элементов вещества — ионов, атомов, молекул или их комплексов. В окрестности фазовых превращений структура вещества оказывается чрезвычайно податливой к внешним воздействиям (тепловым, электрическим, магнитным или механическим), причем даже при малых изменениях Т, Е, Н или X электрические, оптические и другие свойства веществ значительно изменяются. Необычно высокая чувствительность к слабым внешним воздействиям, имеющая место вблизи фазовых превращений, используется во многих видах приборов и устройств электронной техники (см. гл. 6—8).  [c.94]


Различают конденсаторы постоянной емкости и конденсаторы переменной емкости. Согласно примененному диэлектрику различают конденсаторы вакуумные, воздушные, газонаполненные, с жидким диэлектриком, с твердым органическим диэлектриком (бумажные, пленочные), с твердым диэлектриком, пропитанным изоляционной жидкостью, с твердым неорганн-  [c. 195]

При применении диэлектриков для предохранения цементируемых поверхностей от омеднения маршрут прохо кдения детали по цехам укорачивается механический цех — цех покрытия (электролиз) — термический цех — механический цех.  [c.20]

Концевая муфта марки ПКВО-35 (рис. 37) специально разработана для применения внутри помещения. Она имеет два маркоразмера ПКВО-35-1 для кабелей с жилами сечением 70, 70(ОЖ), 95, 95 (ОЖ)) и ПКВО-35-2 для жил сечением 120, 120(ОЖ) и 150. Для монтажа муфты ПКВО-35 кабель разделывают с соблюдением размеров, приведенных на рис. 38. Конструкция муфты отличается предельной простотой. Для выравнивания электрического поля применен диэлектрик специального  [c.96]

Вместе с тем явление Керра нашло за последние годы ряд чрезвычайно важных научных и научно-технических применений, осгю-ванных на способности его протекать практически безынерционно, т. е. следовать за очень быстрыми переменами внешнего поля. Таким образом, и по теоретической, и по практической ценности явление двойного лучепреломления в электрическом поле принадлежит к числу крайне интересных и важных. Как уже упоминалось (см. 2), о желательности постановки подобных опытов писал еще Ломоносов (1756 г.) о неудаче попытки обнаружить, влияет ли электризация на преломляющую способность жидкости, сообщает Юнг (1800 г.) и лишь в 1875 г. были выполнены опыты Керра, надежно установившие явление. Керр показал, что многие жидкие диэлектрики становятся анизотропными под действием электрического поля. Опыты с жидкими диэлектриками имеют решающее значение, ибо для жидких веществ деформация, могущая возникнуть под действием электрического поля (электрострикция), не вызывает двойного лучепреломления ), так что в опытах с жидкостью мы имеем электрооптические явления в чистом виде. Описанный Керром эффект стал первым доказательством того, что оптические свойства вещества могут изменяться под влиянием электрического поля.  [c.528]

Выражение (16.3) имеет, однако, ограниченную область применения. Дело в том, что нельзя считать поле, действующее на отдельную молекулу диэлектрика, равным среднему нолю Е. Диэлектрик можно считать непрерывной средой только при макроскопическом рассмотрении. Каждая молекула в диэлектрике находится п]зежде всего под действием поля, создаваемого окружающими ее молекулами. Это поле зависит от внешнего наложенного поля, под действием которого молекулы поляризуются и в свою очередь воздействуют на окружающие молекулы. Электрическое поле, действующее на отдельную молекулу, складывается из среднего макроскопического поля Е зарядов на обкладках конденсатора II зарядов па границах диэлектрика, а также поля, обусловленного действием ближайших окружающих молекул.  [c.5]

Широкое практическое применение находят неорганические кристаллические люминофоры, называемые кристал-лофосфбрами или, проще, фосфорами (не надо путать с химическим элементом фосфором ). Они используются, например, в светящихся циферблатах часов. Кристаллофос-форы синтезируют, прокаливая специально приготовленные смеси, включающие в себя основное вещество и примеси активаторов, играющих роль центров люминесценции. Все кристаллофосфоры относятся к диэлектрикам или полупроводникам.  [c.184]

Самый простой метод расчета заключается в применении лореицовской теории диэлектриков [27]. Если все диполи в веществе одинаковы и расположены параллельно, то совместно они дают составляющую ноля в месте расположения данного иона, пропорциональную намагниченности коэффициент пропорциональности зависит от кристаллической структуры 15 случае кубической решетки имеем  [c.431]

Синтетические жидкие диэлектрики. Трансформаторное и другие электроизоляционные масла нефтяного происхождения обладают преимуществами, которые и обеспечили им весьма широкое применение они сравнительно дешевле и могут производиться заводами нефтеперерабатывающей промьшшенности в больших количествах при хорошей очистке 5, как это и свойственно чистым неполярным диэлектрикам, мал, а электрическая прочность, достаточно высока. Однако в некоторых слзшаях качество этих масел оказьшается недостаточно высоким. Например, когда требуется полная пожарная безопасность и взрывобезопасность, маслонаполненные трансформаторы и другие аппараты применяться не могут.  [c.130]

Параллельно с развитием индукционного нагрева металлов велись разработки в области высокочастотного нагрева диэлектриков. Первые опыты по сушке древесины в электромагнитном поле высокой частоты провел в 1930—1934 гг. Н. С. Селюгнн (ЦНИИ механической обработки древесины) и одновременно А. И. Иоффе. Опыт советских исследователей был широко использован за рубежом. В иностранной литературе указывается на приоритет СССР. В дальнейшем этот метод получил широкое промышленное применение для нагрева пластмасс и других материалов с целью прессования, сварки, склеивания и т. д. Диапазон используемых частот 10 —10 Гц. Развитие этого метода многим обязано работам проф. А. В. Нетушила, инж. Н. Л. Брицына, кандидатов техн. наук И. Г. Федоровой и Т. А. Шелиной и др.  [c.6]

Другой способ выравнивания нагрева заключается в применении вкладыпюй из диэлектрика с близким значением е и малым углом потерь. Возможно применение и немагнитных металлических вкладышей, которые как бы закорачивают тот объем в электрическом поле, где сами находятся. Толщина широкого металлического вкладыша равна высоте, на которую снижается фигурный электрод (см. рис. 16-7)  [c.305]

В твердых диэлектриках повышенная температура вызывает соответствующие изменения электрических параметров и снижение ряда механических. Кроме того, повышенная температура размягчает большинство твердых диэлектриков и даже может их расплавить. Низкая температура плавления некоторых материалов лимитирует даже область их применения, например у стандартного парафина разных марок температура плавления лежит в пределах 49—54° С. Органические и элементоорганические соединения при воздействии высокой температуры подвергаются термоокислительной деструкции, которая приводит к необратимому изменению их свойств и тепловому старению. К числу тепловых воздействий относится и терм о-удар — резкое изменение температуры. Многие твердые диэлектрики плохо переносят резкие температурные колебания, которые вызывают растрескивание. Очень низкие температуры не орасны с точки зрения непосредственного воздействия на электрические параметры, но ведут к появлению трещин и могут вызывать хрупкость твердой изоляции, которая по условиям использования должна оставаться гибкой. Например, применяемая для многих марок проводов резиновая изоляция в области достаточно низких температур становится хрупкой, ломкой. Жидкие диэлектрики при понижении температуры повышают свою вязкость, а при достаточно низких температурах совсем застывают и теряют текучесть.  [c.108]

Продукты полимеризации хлорированного стирола — полидихлорстирол (получаемый из дихлорстирола — стирола с замещением двух атомов водорода двумя атомами хлора) — обладают более высокой нагревостойкостью, чем полистирол. У полидихлорстирола благодаря относительной симметрии молекул tg б" мало отличается от такового для полистирола, в то время как у сополимера с акрило-нитрилом и у ударопрочных марок он больше, особенно у последних. Ударопрочный полистирол представляет собой смесь полистирола или его сополимеров с синтетическими каучуками бутадиеновым или бутадиен-стироль-ным. Электрические свойства у эмульсионного полистирола ниже, чем у блочного, из-за остатков полярного эмульгатора. Ударопрочный полистирол имеет весьма широкое применение как конструкционный диэлектрик (аккумуляторные баки, корпуса и детали разных приборов и аппаратов). Полистирол и его сополимеры термопластичны.  [c.118]


Алсифер очень твердый и хрупкий сплав, он не поддается ни ковке, ни прокатке. Детали из него получают только методом литья при толщине не менее нескольких миллиметров. Детали обработке резанием не поддаются. Возможна только подгонка некоторых размеров шлифованием. Область применения алсифера магнитные экраны, корпуса приборов, машин, аппаратов, детали магнитопроводов для работы при постоянном или медленно меняющемся магнитном поле. Алсифер легко измельчается в тонкий порошок, что позволяет широко использовать его в производстве магнито-диэлектриков для высокочастотных сердечников.[c.300]

классификация, применение, свойства и характеристики

Любое электрическое оборудование, включая генераторы, силовые установки и распределительные устройства, состоит из токоведущих частей. Для надежной и безопасной эксплуатации последние должны быть защищены друг от друга и от воздействия окружающих компонентов. В этих целях используются электроизоляционные материалы.

Важно, чтобы обмотка на якоре была отделена от его сердечника, виток возбуждения – от аналогичной детали, полюсов и каркаса агрегата. Материалы, которые применяются для изоляции чего-либо от воздействия электрического тока, называются диэлектриками. Стоит отметить, что такие изделия бывают двух типов – одни абсолютно не пропускают ток, другие – хоть и делают это, но в мизерных количествах.

При создании подобных материалов применяют органические и неорганические элементы вкупе с различными добавками, необходимыми при пропитке и склеивании. В последнее время широкую популярность набирает жидкая изоляция для проводов, часто используемая в выключателях и трансформаторах (например, трансформаторное масло). Не реже в электротехническом оборудовании применяют газообразные диэлектрики, вплоть до обычного воздуха.

к содержанию ↑

Электроизоляционные материалы и сферы их применения

К основным областям применения электроизоляционных материалов можно отнести различные промышленные ветви, радиотехнику, приборостроение и монтаж электрических сетей. Диэлектрики – это основные элементы, от которых зависит безопасность и стабильность работы любого электроприбора. На качество и функциональность изоляции влияют различные параметры.

Таким образом, главная причина применения электроизоляции – соблюдение правил безопасности. В соответствии с ними строго запрещено эксплуатировать оборудование с частично или полностью отсутствующей изоляцией, поврежденной оболочкой, поскольку даже малые токи могут нанести вред человеческому организму.

к содержанию ↑

Свойства диэлектриков

Для того чтобы гарантировать выполнение важных функций, электроизоляционные изделия должны обладать необходимыми свойствами. Основное отличие диэлектрика от проводника – намного большее удельное сопротивление (100-1100 Ом*см). С другой стороны, их электрическая проводимость в 14-15 раз ниже токоведущих жил. Связано это с природным происхождением изоляционных материалов, в составе которых намного меньше свободных отрицательных электронов и положительно заряженных ионов, влияющих на токопроводимость.

Важно! Несмотря на последнее высказывание, при нагревании любого диэлектрика количество ионов и электронов существенно возрастает, из-за чего повышается электрическая проводимость и возникает риск пробоя током.

Все свойства диэлектриков можно разделить на две основные группы – активные и пассивные, при этом вторая является наиболее важной. К пассивным относится диэлектрическая проницаемость: чем меньше ее значение, тем более надежным и качественным является изолятор, поскольку он не оказывает негативного влияния на электрическую схему и не добавляет паразитные емкости. С другой стороны, если изделие эксплуатируется в роли диэлектрического конденсатора, то проницаемость должна быть максимально высокой (паразитные емкости в данном случае важны).

к содержанию ↑

Параметры изоляции

К числу основных относятся:

  • электропрочность;
  • удельное электрическое сопротивление;
  • относительная проницаемость;
  • угол диэлектрических потерь.

Оценивая качество и эффективность диэлектриков, и сравнивая их свойства, нужно выявить зависимость перечисленных параметров от значений тока и напряжения. По сравнению с проводниками электроизоляционные компоненты имеют повышенную электрическую прочность. Учитывая сказанное выше, не менее важным является то, насколько хорошо изоляторы сохраняют свои полезные свойства и удельные величины при нагревании, увеличении напряжения и других воздействиях.

к содержанию ↑

Классификация диэлектрических материалов

Выбор того или иного изоляционного материала зависит от мощности тока, протекающего по проводникам оборудования. Существует несколько критериев для классификации диэлектриков, но наиболее важными являются два – агрегатное состояние и происхождение. Для изоляции шнуров бытовых электроприборов используют твердые изоляторы, трансформаторов и прочего высокомощного оборудования – жидкие и газообразные.

к содержанию ↑

Классификация по агрегатному состоянию

По агрегатному состоянию выделяют три типа диэлектрических материалов – твердые, жидкие и газообразные.

Твердые диэлектрики

Электроизоляционные материалы данного типа считаются наиболее распространенными и популярными, используются практически во всех сферах, где присутствует оборудование с токоведущими частями. Их качество зависит от некоторых химических свойств, при этом диэлектрическая проницаемость может быть совершенно разной – 10-50 000 (безразмерная величина).

Твердые изоляторы бывают полярными, неполярными и сегнетоэлектрическими. Главное отличие трех разновидностей – принцип поляризации. Основными свойствами данных материалов являются химическая стойкость, трекингостойкость и дендритостойкость. От химической стойкости зависят возможности диэлектрика противостоять воздействию агрессивной среды – кислотам, щелочам, активным жидкостям. Трекингостойкость влияет на защиту от электрической дуги, дендритостойкость – от появления дендритов.

Керамические изоляторы эксплуатируют как линейные и проходные диэлектрики в составе подстанций. Для защиты бытовых электрических приборов могут применяться текстолиты, полимеры и бумажные изделия, промышленного оборудования – лаки, картон и различные компаунды.

Сочетая несколько разных материалов, производителям диэлектриков удается получить особые свойства изделия. Благодаря этому повышается устойчивость к нагреву, воздействию влаги, экстремально низких температур и даже радиации.

Наличие нагревостойкости говорит о том, что изолятор способен выдерживать высокие температуры, но в каждом отдельном случае максимальная планка будет разной (она может достигать и 200, и 700 град. Цельсия). К числу таковых относятся стеклотекстолитовые, органосиликатные и некоторые полимерные материалы. Фторопластовые диэлектрики устойчивы к воздействию влаги, могут эксплуатироваться в тропиках. Вообще фторопласт не только гидрофобен, но еще и негигроскопичен.

Если в состав электротехнического оборудования включены атомные элементы, то важно использовать изоляцию, устойчивую к радиоактивному фону. На помощь приходят неорганические пленки, часть полимеров, стеклотекстолиты и различные слюдинитовые изделия.

К морозостойким диэлектрикам относятся компоненты, сохраняющие свои удельные свойства при температуре до -90 град. Цельсия. Наконец, в электроприборах, эксплуатируемых в космосе, применяются изоляционные материалы с повышенной вакуумной плотностью (например, керамика).

к содержанию ↑
Жидкие диэлектрики

Диэлектрики в подобном агрегатном состоянии зачастую эксплуатируются в промышленном электрооборудовании. Наиболее ярким примером являются трансформаторы, для безопасной работы которых требуется специальное масло. К числу жидких диэлектриков можно отнести сжиженный газ, парафиновое или вазелиновое масло, спреи, дистиллированную воду, которая была очищена от солей и других примесей.

Жидкие электроизоляционные материалы описываются следующими технико-эксплуатационными характеристиками:

  • диэлектрическая проницаемость;
  • электропрочность;
  • электропроводность.

Величина физических параметров жидких диэлектриков зависит от степени их чистоты (загрязнения). Наличие твердых примесей в воде или масле приводит к существенному повышению электрической проводимости, что связано с увеличением числа свободных электронов и ионов. Жидкости очищаются разными методами, начиная от дистилляции и заканчивая ионным обменом. После выполнения данного процесса повышается электропрочность материала и снижается его электропроводность.

Жидкие электроизоляторы можно разделить на три основные группы:

  1. Из нефти изготавливают трансформаторное, конденсаторное и кабельное масла.
  2. Синтетические жидкости активно применяются в промышленном приборостроении. К их числу можно отнести соединения на основе фтор- и кремнийорганики. Кремнийорганические материалы способны выдерживать сильные морозы, они относятся к числу гигроскопичных, поэтому могут применяться в малых трансформаторах. С другой стороны, стоимость таких соединений намного выше, чем у нефтяных масел.
  3. Растительные жидкости крайне редко используются при изготовлении электроизоляции. Речь идет о касторовом, льняном, конопляном и других маслах. Все перечисленные вещества считаются слабополярными диэлектриками, поэтому могут применяться только для пропитки бумажных конденсаторов или для образования пленки в электроизоляционных лаках и красках.

к содержанию ↑
Газообразные диэлектрики

Самыми популярными газообразными диэлектриками считаются электротехнический газ, азот, водород и воздух. Все они могут быть разделены на две категории – естественные и искусственные. К первым относится воздух, который часто эксплуатируют в качестве диэлектрика для защиты токоведущих частей линий электрической передачи и машин.

Наряду с преимуществами, есть у воздуха недостатки, из-за чего он не подходит для эксплуатации в герметичном оборудовании. Поскольку в его состав входит большое содержание кислорода, то данный газ является окислителем, поэтому в неоднородном поле существенно снижается электрическая прочность.

Азот – отличный вариант для изоляции силовых трансформаторов и высоковольтных линий электропередач. Помимо хороших изоляционных свойств, водород способен принудительно охлаждать оборудование, поэтому зачастую применяется в высокомощных электромашинах. Для герметизированных установок подойдет электротехнический газ, при использовании которого снижается взрывоопасность любых агрегатов. Электротехнический газ часто эксплуатируется в высоковольтных выключателях, что обусловлено способностью к гашению электрической дуги.

к содержанию ↑

Классификация по происхождению

По происхождению диэлектрики делятся на органические и неорганические.

Органические диэлектрики

Органические электроизоляционные изделия можно разделить на естественные и синтетические. Все материалы, относящиеся к первой категории, в последнее время практически не эксплуатируются, что связано с увеличением производственных мощностей синтетических диэлектриков, стоимость которых намного ниже.

Естественными диэлектриками являются растительные масла, парафин, целлюлоза и каучук. К синтетическим материалам можно отнести пластмассы и эластомеры разных типов, применяемые в бытовых приборах и другой электротехники.

к содержанию ↑
Неорганические диэлектрики

Электроизоляционные материалы неорганического типа бывают естественные и искусственными. Из компонентов природного происхождения можно выделить слюду с большой устойчивостью к воздействию химически активных веществ и высоких температур. Не менее популярными являются мусковит и флогопит.

Искусственные диэлектрики – стекло в чистом или разбавленном видах, фарфор и керамика. Материалам данной категории зачастую придают особые свойства, добавляя в их состав различные компоненты. Если изолятор проходной, то нужно применять полевошпатовую керамику с большим тангенсом диэлектрических потерь.

к содержанию ↑
Волокнистые электроизоляционные материалы

Волокнистые диэлектрики эксплуатируются для защиты различного оборудования. К числу таковых относятся каучук, целлюлоза, различные ткани, нейлоновые и капроновые изделия, полистирол и полиамид.

Органические волокнистые диэлектрики имеют высокую гигроскопичность, поэтому практически никогда не используются без специальной пропитки. В последние годы вместо органических изоляторов применяют синтетические волокнистые изделия с ярко выраженной нагревостойкостью.

В качестве примера можно выделить стеклянные волокна и асбест: первые пропитываются лаками и смолами, улучшающими гидрофобность, вторые характеризуются минимальной прочностью, поэтому в их состав добавляют хлопчатобумажные элементы. Речь идет о материалах, которые не плавятся при нагреве.

к содержанию ↑

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Класс нагревостойкости диэлектриков указывается буквой латинского алфавита. Перечислим основные из них:

  • Y – максимальная температура 90 град. Цельсия. К данной категории относятся различные волокнистые изделия из хлопка, натуральных тканей и целлюлоза. Они не пропитываются и не дополняются жидкими электроизоляторами.
  • A – 105 град. Цельсия. Все материалы, перечисленные выше, и синтетический шелк, пропитываемые жидкими диэлектриками (погружаемые в них).
  • E – 120 град. Цельсия. Синтетические изделия, включая волокна, пленки и компаунды.
  • B – 130 град. Цельсия. Слюдинитовые диэлектрики, асбест и стекловолокно вкупе с органическим связующим и пропиткой.
  • F – 155 град. Цельсия. Слюдинитовые материалы, в качестве связующего звена которых выступают синтетические компоненты.
  • H – 180 град. Цельсия. Слюдинитовые диэлектрики с кремнийорганическими соединениями, выступающими в качестве связующего.
  • C – более 180 град. Цельсия. Все перечисленные выше изделия, в которых не используется связующее или применяются неорганические адгезивы.

Выбор электроизоляционных материалов зависит не только от мощностей оборудования, но и от условий его эксплуатации. Например, для высоковольтных линий электропередач должны использоваться диэлектрики с повышенной морозостойкостью и защитой от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Таким образом, информация выше может использоваться только в качестве ознакомительных целей, а окончательное решение должен принимать профессиональный, квалифицированный специалист.

Электроизоляционные материалы: классификация, применение, свойства и характеристики

Диэлектрики для оптической генерации

Атомы в молекулах располагаются на разных энергетических уровнях. Если возбужденный атом самопроизвольно переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень, он излучает фотон, т. е. частицу света. Такое излучение называют спонтанным (самопроизвольным).

В качестве активных диэлектриков для оптической генерации применяют большое количество твердых, жидких и газообразных материалов, содержащих активирующие примеси (ионы Сr3+, Nd3+, Fe3+, Ni3+, Cd3+,U3+).

Материалы для твердотельных лазеров. В качестве активного элемента твердотельных лазеров используют кристаллические ди­электрики, к которым относятся высокотемпературные монокрис­таллы окислов ZnO, Al2O3, ТiO2, Si02, вольфраматы, молибдаты, ниобаты и другие кислородные соединения; монокристаллы фто­ридов СaF2, BaF2, LaF3, MnF, а также стекла на основе кислород­ных соединений и фторидов. Наибольшее применение из монокри­сталлов получили рубин, гранат и флюорит.

Материалы для жидких лазеров. В качестве активных сред в жидких лазерах используют раство­ры неорганических редкоземельных соединений редкоземельных элементов, растворы дикетонатов редкоземельных элементов (ев­ропия, тербия) в органических растворителях.

Материалы для газовых лазеров. В маломощных лазерах с высокой монохроматичностью излу­чения (электромагнитное излучение, обладающее очень малым разбросом частот) используют газы с низкой электрической прочностью.При работе мощных лазеров инфракрасного диапазона использу­ют колебательные и вращательные переходы молекулярных газов.

Электролитические материалы

Для эффективного использования оптического излучения лазе­ров и других генераторов света необходимо управлять этим излу­чением. Для изменения основных параметров излучения (амплиту­ды, частоты, фазы, вектора поляризации и управления световым лучом) используют специальные устройства - модуляторы' лазер­ного излучения, которые изготавливают из материалов, обладаю­щих электрооптическим эффектом.

Электрооптический эффект заключается в изменении показате­лей преломления диэлектрика под воздействием электрического поля. Зависимость показателей преломления от напряженности электрического ноля может быть линейной и квадратичной. Сле­довательно, электрооптические материалы подразделяются на ма­териалы с линейным электрооптическим эффектом и с квадратич­ным электрооптическим эффектом.

Лекция 9, 10, 11, 12, 13. Проводники

Классификация:

по агрегатному состоянию:

- газообразные - все газы и пары, в том числе пары металлов;

При достаточно малых значениях напряженности электрического поля они являются диэлектриками и обладают высоким удельным электрическим сопротивлением. Но при напряженности электрического поля, которое обеспечивает начало ионизации, газ может стать проводником, в котором перенос электрических зарядов осуществляется электронами и ионами. Если в единице объема сильно ионизированного газа наступает равенство между числом электронов и положительных ионов, то такой газ представляет собой особую проводящую среду, называемую плазмой.

Проводимость газов и паров используют в газоразрядных приборах.

- жидкие - расплавы металлов и растворы (в частности, водные) и расплавы солей, кислот и других веществ с ионным строением молекул.

Механизм прохождения электрического тока через твердые и жидкие металлы обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического тока, который созда­ется приложенным извне напряжением. Поэтому твердые и жидкие металлы называют проводниками с электронной (металлической)электропроводностью или проводниками первого рода.

Растворы и расплавы солей, кислот и щелочей, проводящие элек­трический ток, называют электролитами или проводниками вто­рого рода. При прохождении электрического тока через электро­лит, в который погружены электроды, электрические заряды пере­носятся вместе с частицами молекул (ионами) электролита. На элек­тродах происходит выделение веществ из раствора. Большинство металлов имеют высокую температуру плавления. Толь­ко ртуть и некоторые специальные сплавы (например, сплавы сис­темы индий-галий) могут быть использованы в качестве жидких проводников при нормальной температуре.

Электролиты используют в технологии изготовления различных элементов радиоэлектронных устройств.

К твердым проводникам относят металлы и сплавы.

В твердом состоянии металлы имеют кристал­лическую структуру, для которой характерен особый вид металли­ческой связи между атомами. При прохождении электрического тока через контакт различных металлов не происходит переноса веще­ства одного металла в другой, как это имеет место при прохожде­нии тока в электролитах, поскольку перенос электрических заря­дов осуществляется только электронами.

по характеру применения в радиоэлектронных приборах металлические материалы разделяют на материалы высокой проводимости (удельное электрическое сопротивление р<0,1 мкОмм) и материалы с высоким сопротивлением.

Материалы с высокой проводимостью (железо, медь, алюминий, золото, серебро и др.) используют как основу в контактных мате­риалах и припоях, для изготовления проводов, микропроводов, проводящих покрытий и пленок, различных токопроводящих де­талей.

Материалы с высоким сопротивлением используют в качестве резистивных материалов и материалов для термопар. Наиболее известные сплавы с высоким сопротивлением: медно-марганцевые (манганины), медно-никелевые (константаны), сплавы железа, ни­келя и хрома (нихромы).

Материалы, обладающие ничтожно малым удельным электри­ческим сопротивлением при очень низких температурах называ­ются сверхпроводниками. Свойством сверхпроводимости обладают ртуть, алюминий, свинец, ниобий, соединения ниобия с оловом, титаном и др.

Применение диэлектриков в пожаротушении. Статья

Опубликовано: 2014.01.22

Изоляторы или диэлектрики – это вещества с высоким значением сопротивления (около 10 в 16-й степени Ом) и почти не проводящие электрический ток. В их число входит большинство газов, многие виды пластмассы и резины, стекла и смолы.

Несмотря на то, что водяное пожаротушение по-прежнему остается самым дешевым и распространенным, использовать его можно не всегда. В связи с тем, что вода обладает высокой электропроводностью, ее нельзя использовать в установках и помещениях с оборудованием, которое нельзя отключать от электропитания. Именно при таких возгораниях вещество, применяемое для тушения, должно быть диэлектриком.

Классификация методов тушения пожаров:

  • Метод охлаждения – используются вещества с большой теплоемкостью для охлаждения поверхности горения до температуры ниже, чем точка воспламенения.
  • Метод разбавления – понижение концентрации кислорода до 14-16% при помощи негорючих газов и паров. Чаще всего применяется при тушении жидкостей.
  • Метод изоляции – перекрывается доступ кислорода к горючему веществу.
  • Метод химического торможения - реализуется с помощью веществ, которые замедляют и прекращают горение вследствие своего распада при нагреве.


Рассмотрим примеры диэлектрических веществ, применяемых в пожаротушении:

  1. Твердый диоксид углерода – относится к охлаждающим веществам, применяется при пожаротушении электроустановок под напряжением, в архивах, библиотеках, при возгорании двигателей. Он представляет собой кристаллы, которые при нагревании превращаются в газ, образуя на горящей поверхности изолирующую газовую подушку, тем самым охлаждая ее.
  2. Воздушно-механическая пена, относится к изолирующим веществам, ее применяют для тушения горящих жидкостей, а также для тушения и защиты от воспламенения (при наличии рядом очага возгорания) твердых веществ. Воздушно механическая пена состоит из воздуха(90-99%) и воды (1-10%), с небольшим количеством (0,04-0,05%) пенообразователя. Имея небольшую плотность, пена растекается по горящей жидкости, изолируя ее от пламени, перекрывая доступ парам, в то же время происходит охлаждение жидкости.
  3. Огнетушащие порошковые составы не токсичны, не причиняют вреда материалам, на которые попадают и не замерзают. Применяют для тушения легковоспламеняющихся жидкостей, сжиженных газов, электрооборудования.
  4. Углекислый газ, как и твердая углекислота, позволяет тушение пожаров без отключения электропитания и позволяет не повредить предметы и оборудование, находящиеся в районе очага возгорания. Такой метод пожаротушения запрещено применять при тушении щелочноземельных и щелочных металлов. Не стоит забывать, что вдыхание высокой концентрации углекислоты смертельно, все люди должны быть удалены из зоны возгорания до начала тушения пожара. Тушение пожара углекислым газом относят к методу разбавления.
  5. Галоидированные углеводороды (например, хладон, бромистый метил, бромистый этил) относят к веществам для химического торможения горения и применяют для тушения пожаров в особо опасных химических цехах, лакокрасочных камерах без отключения электропитания. К недостаткам можно отнести высокую токсичность и коррозийную активность.

Диэлектрические средства пожаротушения широко применяются на предприятиях горнодобывающей, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в помещениях с большим количеством электрического оборудования (серверных помещениях, компьютерных залах).

Вернуться к списку статей

Диэлектрики — изоляционные материалы | Кабели Atlas

Теоретически идеальный кабель представляет собой неизолированный проводник в свободном воздушном пространстве. Однако на практике не все так просто.

Поверхностный эффект

Чтобы понять важность используемого в кабеле изоляционного материала, рассмотрим прохождение переменного тока через проводник. Различные частоты занимают в проводнике различные радиальные позиции. Низкочастотные сигналы занимают центр проводника, высокочастотные сигналы передаются по его поверхностным слоям. Таким образом, высокочастотные сигналы «вынуждены» протекать по области проводника с меньшим поперечным сечением, чем низкочастотные сигналы, а значит, эффективное сопротивление кабеля для них больше, чем для низкочастотных. Поэтому потери в кабелях зависят от частоты сигнала, и наибольшие потери терпят высокочастотные сигналы. Это явление известно как «поверхностный эффект». В кругах аудиофилов ведется ожесточенная дискуссия на эту тему, поскольку многие утверждают, что поверхностный эффект затрагивает только частоты за пределами человеческого слуха. Однако это не совсем верно – сопротивление проводника начинает расти из-за поверхностного эффекта в районе 20 кГц.

Высокие частоты «отвечают» за тембр, пространственность и чистоту.

См. ниже, слева направо.

  • Радиальные позиции частот в проводнике.
  • Область, занимаемая верхними частотами в витом проводнике.
  • Область, занимаемая верхними частотами в цельном проводнике.

Низкие и средние частоты занимают центр проводника. Оптимизация низкочастотных составляющих сигнала особенно важна в акустических кабелях. Обширные тестовые исследования доказывают, что для чистого звучания басов проводник должен иметь поперечное сечение от 3,00 до 4,5 мм2. Кроме того, «большие» кабели должны быть витыми, в них должен использоваться высококачественный диэлектрик, такой как полиэтилен, тефлон или микропористый тефлон. На качество звучания также влияют и другие факторы, не поддающиеся измерению.

Конструкции с применением множественных изолированных жил преодолевают проблемы, связанные с увеличением сопротивления из-за поверхностного эффекта, однако такие низкоиндуктивные кабели имеют более высокую емкость. Кабели с низкой емкостью и низким сопротивлением не будут влиять на устройства, к которым они подключены в той степени, насколько кабели с высокой емкостью; акустические кабели должны иметь низкое сопротивление во избежание потерь сигнала, а межблочные кабели должны обладать низкой емкостью для увеличения скорости распространения сигнала.

Аудиосистемы, которые звучат в акустическом диапазоне ярче других, могут работать на грани нестабильности из-за использования кабелей высокой емкости. Яркость часто ошибочно принимается за улучшенную динамику, но «улучшения» динамического диапазона не должны достигаться за счет низкочастотной информации, поскольку это может вызвать нестабильность усилителя. Нежелательная яркость также свойственна посеребренным кабелям, которые через некоторое время утомляют слушателей. Atlas никогда не использует для аудиоприложений посеребренные кабели или кабели из различных металлов с разным сопротивлением и разными характеристиками.

Три вышеприведенных рисунка иллюстрируют, слева направо, радиальные области, занимаемые сигналом в проводнике в зависимости от частоты. Низкие частоты занимают центр проводника. Отсюда следует, что «толстый» проводник обладает меньшим сопротивлением в низкочастотном диапазоне и обеспечивает больше басов. Вот почему Atlas выпускает кабели разного сечения – например, акустические кабели Hyper выпускаются сечением 1,5, 2,0 и 3,0 мм2. В тех случаях, когда необходимы мощные басы, требуется применение кабеля большого сечения. Кроме того, при большой длине акустических кабелей лучше использовать более «толстые» кабели.

На втором рисунке показана область, занимаемая верхними частотами в витом проводнике.

На третьем рисунке показана область, занимаемая верхними частотами в цельном проводнике. Она больше, чем в витом проводнике, поэтому высокочастотный сигнал в цельном проводнике встречает меньшее сопротивление, в связи с чем в этом случае обеспечивается лучшая передача верхних частот. Во всех акустических кабелях bi-wire, производимых Atlas, используются витые проводники для передачи басов и цельные проводники – для передачи верхних частот. Напрашивается вопрос: почему не использовать цельный проводник и для тех, и других частот? Если взять, к примеру, цельный проводник сечением 3,00 мм2, при изгибе он будет не сгибаться, а ломаться, так что это непрактично. Это еще одна из причин использования витых проводников. Приблизительное оптимальное сечение цельного проводника – 1,5 мм2. Акустические кабели bi-wire, производимые Atlas, на стороне, подключаемой к колонкам, имеют четыре вывода неравной длины. Два более длинных вывода подключаются к верхнечастотным разъемам колонок (конечно, при условии, что они поддерживают режим bi-wire!), а два коротких – к низкочастотным разъемам.

Высокочастотные сигналы занимают периферийные слои проводника (см. выше). Низкокачественные диэлектрики уменьшают скорость распространения этих сигналов, что в результате приводит к звучанию, смещенному в сторону нижних и средних диапазонов акустического спектра. Плохое звучание часто связано с применением кабелей с низкокачественной изоляцией.

Изоляция из поливинилхлорида (PVC) дешева в производстве и наиболее часто используется в аудио и видео кабелях. Поливинилхлорид – низкокачественный диэлектрик, один из худших для аудио и видео сигналов, часто вызывающий большие потери из-за существенного снижения скорости распространения сигнала. Поливинилхлорид гораздо лучше подходит для силовых кабелей, а в аудио и видео кабелях его применения следует избегать.

Другие распространенные диэлектрики – полиэтилен, полипропилен и политетрафторэтилен (ПТФЭ), более известный под названием «тефлон». Недавно компания Atlas создала новый уникальный диэлектрик – микропористый тефлон.

Тефлон имеет высокую температуру плавления (327°C), которая идеально подходит для нанесения тефлонового покрытия на непригарные сковороды, но вызывает трудности при покрытии обработанной меди – при высоких температурах медь OFC и OCC возвращаются к гранулярному состоянию, теряя свою монокристаллическую структуру и превращаясь в технически чистую медь. Последние несколько лет компания Atlas совместно со своими поставщиками исследовала способы нанесения тефлоновых покрытий на обработанную медь, не дающие вышеописанных негативных эффектов. Благодаря этим развернутым исследованиям теперь стало возможным наносить на обработанную медь покрытие из одного из типов тефлона под названием «фторированный этилен-пропилен» (ФЭП), температура плавления которого – 275°. При нанесении покрытия медь одновременно охлаждается.

ФЭП существенно снижает диэлектрические потери в кабелях, сохраняя при этом все преимущества низкозернистых медных проводников. Этот вид тефлона используется во всех продуктах серии Atlas Ascent, в акустических кабелях Hyper и других.

Дальнейшие исследования привели к использованию в качестве диэлектрика микропористого тефлона (ПТФЭ). Первые продукты Atlas, в которых применяется этот изоляционный материал – межблочные и акустические кабели Mavros и Asimi.

Микропористый тефлон – это уникальный материал с низким удельным весом и существенно лучшими характеристиками по сравнению с обычным тефлоном. Микропористый тефлон содержит значительно большее количество воздуха, чем цельный тефлон. Воздух содержится в микроскопических (менее половины микрона диаметром) пузырьках внутри материала. Благодаря этому достигается чрезвычайно низкая диэлектрическая проницаемость – от 1,3 до 1,5 (следующий по качеству диэлектрик, тефлон, имеет диэлектрическую проницаемость от 2,1 до 2,3). Скорость распространения сигнала в кабелях с изоляцией из микропористого тефлона на 70-80% выше, чем в обычных кабелях, и примерно на 30% выше, чем в кабелях с изоляцией из обычного тефлона.

Микропористый тефлон (ПТФЭ) отличается повышенной фазовой стабильностью при температурных колебаниях. Фазовая стабильность кабеля зависит от коэффициента теплового расширения диэлектрика и проводников. Поскольку микропористый тефлон имеет более низкий коэффициент теплового расширения по сравнению с обычным тефлоном, его использование улучшает фазовую стабильность при колебаниях температуры.

При одинаковом внешнем диаметре кабели с изоляцией из микропористого тефлона обеспечивают меньшие потери сигнала, чем кабели с изоляцией из обычного тефлона. Во-первых, это связано с тем, что низкий коэффициент затухания самого диэлектрика уменьшает ослабление сигнала, особенно на высоких частотах. Во-вторых, с тем, что низкая диэлектрическая проницаемость микропористого тефлона позволяет использовать проводники большего диаметра. Так, в кабелях Mavros улучшение передачи низкочастотной информации (то есть звучание басов) достигается путем применения проводников увеличенного диаметра в изоляции из микропористого тефлона.

Термическое расширение цельного тефлона оказывает неблагоприятные механические воздействия на кабель, поскольку с расширением тефлона при нагревании может уменьшиться воздушный зазор между изоляцией кабеля и контактом разъема, что изменяет характеристики импеданса разъема. При применении микропористого тефлона, минимально расширяющегося при нагревании, эти эффекты практически несущественны.

Вышеописанные различия между микропористым и обычным тефлоном могут показаться незначительными, однако кумулятивный эффект этих маленьких различий приводит к ухудшению передачи аудиосигналов и не позволяет полностью раскрыть все нюансы музыкальных записей.

В нижеприведенной таблице приведены свойства ряда диэлектриков. Поливинилхлорид (PVC), хотя и не используется в кабелях Atlas, приведен для сравнения.

В нижеприведенной таблице приведены свойства ряда диэлектриков. Поливинилхлорид (PVC), хотя и не используется в кабелях Atlas, приведен для сравнения

Сравнение диэлектриков (диаметр 0,3 мм)
 Диэлектрик
Характеристики ПоливинилхлоридПористый полиэтиленПолипропиленТефлон (ФЭП)Микропористый тефлон (PTFE)
Диэлектрическая проницаемость
(50-106 Гц)
4-82.32.252.11.3
Диэлектрическая прочность
(кВ мм-1)
23-3030-5030-5020-25н/д
Тангенс угла потерь
(в % при 50-106 Гц)
8-150.02-0.050.02 — 0.06
(@ 106 Hz)
0.02-0.07н/д
Объемное удельное сопротивление
(Ом/см cm при 20°C)
1012-15> 10176.5 x 1014> 1016н/д
Прочность на разрыв
(кг/мм2)
1.0-2.51.0-2.03.0-4.01.9-2.21.0
Температура плавления
(°C)
-130112-120155-160275275
Максимальная постоянная рабочая температура
(°C)
607590200260
Минимальная рабочая температура
(°C)
от -15 до -40<-60от -5 до -45<-60-250

Диэлектрик - это... Что такое Диэлектрик?

Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см−3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле. С точки зрения зонной теории твёрдого тела диэлектрик — вещество с шириной запрещённой зоны больше 3 эВ.

Физические свойства

Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10−5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10−8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10−5—108 Ом·м. Хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причём двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбуждённым.

Развитие радиотехники потребовало создания материалов, в которых специфические высокочастотные свойства сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.

Удельное сопротивление деионизированной воды (см. также: бидистиллят) — 10-20 МОм·см.

Параметры

Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость может иметь дисперсию.

Примеры

К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стёкла, различные смолы, пластмассы, многие виды резины.

Ряд диэлектриков проявляют интересные физические свойства. К ним относятся электреты, пьезоэлектрики, пироэлектрики, сегнетоэластики, сегнетоэлектрики, релаксоры и сегнетомагнетики.

Использование

При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов.

Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.

Пассивные свойства диэлектриков

Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных ёмкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.

Активные свойства диэлектриков

Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.

См. также

Ссылки

Твердые диэлектрики их свойства и применение, изолятор диэлектрический

Твердые диэлектрики.

Жидкие диэлектрики.

Органические соединения, в частности углеводороды, широко используются в качестве жидких диэлектриков. Для углеводородов характерны низкая диэлектрическая проницаемость (от 2 до 4) и умеренно высокое удельное электрическое сопротивление (ок. 1012 ОмЧсм). Поскольку углеводороды не содержат кислорода или азота, они являются химически стабильными и поэтому подходят для использования в сильных электрических полях, в которых процессы ионизации усиливают химическую нестабильность. Примерами жидких диэлектриков могут служить циклические углеводороды, такие, как бензол (C6H6), или ациклические соединения типа гексана . Большинство углеводородов встречаются в виде смесей; химический состав и строение входящих в них компонентов точно не известны. К ним относятся, в порядке возрастания вязкости, петролейный эфир, парафиновое масло, трансформаторные масла, парафин и различные воски.

Некоторые галогенопроизводные продукты, такие, как хлороформ (CHCl3) и четыреххлористый углерод (CCl4), являются диэлектриками. К жидким неорганическим диэлектрикам относятся такие сжиженные газы, как двуокись углерода и хлор.

Важным преимуществом жидких диэлектриков является их способность к восстановлению своих свойств после искрового пробоя и способность проводить тепло, что важно для трансформаторов.

Твердые диэлектрики.

К типичным твердым электроизоляционным материалам относятся фарфор, стекло, кварц, натуральная и синтетическая резина и пластики. Тонкие слои твердых изоляторов могут иметь очень высокие значения напряжения пробоя и удельного электрического сопротивления, что видно из приводимой ниже таблицы.

Повышение приложенной разности потенциалов к рассматриваемому образцу твердого или жидкого диэлектрика увеличивает ток через него. Это увеличение приводит к отрыву электронов и образованию пространственного положительного заряда вблизи катода. Электрический пробой является результатом искажения электрического поля внутри изолятора. Как твердые, так и жидкие диэлектрики подвержены поляризации, т.е. их диэлектрическая постоянная больше единицы. Поляризация приводит к появлению диэлектрических потерь при приложении переменных электрических полей. Некоторые материалы, такие, как кварц, полиэтилен и некоторые газы, имеют очень низкие диэлектрические потери даже в высокочастотных электрических полях.

СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Материал Электрическая прочность, кВ/см Диэлектрическая проницаемость Удельное электрическое сопротивление, 1014 ОмЧсм
Слюда 5,0–7,0
Стекло (разное) 200–700 3,0–12,0 10–6 ё104
Метилметакрилат (люсит) 3,3–4,5
Фарфор (неглазурованный) 5,0–7,0
Эбонит 2,0–3,5 104

Вопрос 5


Электромонтажные работы неразрывно связаны со строительством во всех областях народного хозяйства. Поэтому вполне естественно разнообразие технологических методов ведения электромонтажных работ и широкая номенклатура (перечень названий) применяющихся материалов и изделий.
Особенно разнообразны электромонтажные изделия для прокладки, закрепления, соединения и присоединения различных проводников (голых шин, кабелей, голых и изолированных проводов), защиты их в необходимых случаях от вредного воздействия окружающей среды и механических повреждений, а также для установки отдельных аппаратов, светильников и т. п.
Электромонтажные изделия почти не выпускаются заводами промышленности. В основном они изготовляются электромонтажными организациями в своих мастерских. Однако ведущие электромонтажные организации, одной из которых в области электромонтажа промышленных предприятий является Главэлектромонтаж Министерства строительства, уже многие годы производят на своих специализированных заводах электромонтажные изделия в сравнительно больших количествах и ассортименте. Эти изделия являются массовыми и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к заводской продукции.
Ниже приводится описание электромонтажных изделий, применяемых только во внутренних электроустановках.
Электромонтажные изделия для наружных установок, воздушных линий электропередачи (которые принято называть арматурой линий), крановых троллеев,
а также муфты для соединения и оконцевания кабелей не рассматриваются.
В тексте, таблицах и на рисунках для изделий указаны типы, принятые в системе Главэлектромонтажа. В брошюре описаны лишь сами изделия. Об их использовании даны только самые общие сведения, гак как технике применения электромонтажных изделий посвящается другая брошюра, готовящаяся к печати в «Библиотеке электромонтера».

Физические свойства

Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10−5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10−8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10−5—108 Ом·м. Хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причём двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбуждённым.

Развитие радиотехники потребовало создания материалов, в которых специфические высокочастотные свойства сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.

Удельное сопротивление деионизированной воды (см. также: бидистиллят) — 10-20 МОм·см.

> Параметры

Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость может иметь дисперсию.

Использование

При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов.

Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.

Пассивные свойства диэлектриков

Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных ёмкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.

Активные свойства диэлектриков

Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.

> См. также

  • Трекингостойкость
  • Материаловедение
  • Кондуктометрия

Ссылки

  • Электроизоляционные материалы (диэлектрики)
  • Характеристики электроизоляционных материалов
Для улучшения этой статьи желательно?:
  • Проставить шаблон-карточку, который существует для предмета статьи. Пример использования шаблона есть в статьях на похожую тематику.
  • Добавить иллюстрации.
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
  • Викифицировать статью.
Материалы по электропроводным свойствам

Диэлектрик • Полупроводник • Проводник • Сверхпроводник

Диэлектрики — это вещество, которое не проводит, или плохо проводит электрический ток. Носители заряда в диэлектрике имеют плотность не больше 108 штук на кубический сантиметр. Одним из основных свойств таких материалов является способность поляризации в электрическом поле.

Параметр, характеризующий диэлектрики, называется диэлектрической проницаемостью, которая может иметь дисперсию. К диэлектрикам можно отнести химически чистую воду, воздух, пластмассы, смолы, стекло, различные газы.

Свойства диэлектриков

Если бы вещества имели свою геральдику, то герб сегнетовой соли непременно украсили бы виноградные лозы, петля гистерезиса, и символика многих отраслей современной науки и техники.

Родословная сегнетовой соли начинается с 1672 года. Когда французский аптекарь Пьер Сегнет впервые получил с виноградных лоз бесцветные кристаллы и использовал их в медицинских целях.

Тогда еще невозможно было предположить, что эти кристаллы обладают удивительными свойствами. Эти свойства дали нам право из огромного числа диэлектриков выделить особые группы:

  • Пьезоэлектрики.
  • Пироэлектрики.
  • Сегнетоэлектрики.

Со времен Фарадея известно, что во внешнем электрическом поле диэлектрические материалы поляризуются. При этом каждая элементарная ячейка обладает электрическим моментом, аналогичным электрическому диполю. А суммарный дипольный момент единицы объема определяет вектор поляризации.

В обычных диэлектриках поляризация однозначно и линейно зависит от величины внешнего электрического поля. Поэтому диэлектрическая восприимчивость почти у всех диэлектриков величина постоянная.

P/E=X=const

Кристаллические решетки большинства диэлектриков построены из положительных и отрицательных ионов. Из кристаллических веществ наиболее высокой симметрией обладают кристаллы с кубической решеткой. Под действием внешнего электрического поля кристалл поляризуется, и симметрия его понижается. Когда внешнее поле исчезает, кристалл восстанавливает свою симметрию.

В некоторых кристаллах электрическая поляризация может возникать и при отсутствии внешнего поля, спонтанно. Так выглядит в поляризованном свете кристалл молибдената гадолиния. Обычно спонтанная поляризация неоднородная. Кристалл разбивается на домены – области с однородной поляризацией. Развитие многодоменной структуры уменьшает суммарную поляризацию.

Пироэлектрики

В пироэлектриках спонтанная поляризация экранирует со свободными зарядами, которые компенсируют связанные заряды. Нагревание пироэлектрика изменяет его поляризацию. При температуре плавления пироэлектрические свойства исчезают вовсе.

Часть пироэлектриков относится к сегнетоэлектрикам. У них направление поляризации может быть изменено внешним электрическим полем.

Существует гистерезисная зависимость между ориентацией поляризации сегнетоэлектрика и величиной внешнего поля.

В достаточно слабых полях поляризация линейно зависит от величины поля. При его дальнейшем увеличении все домены ориентируются по направлению поля, переходя в режим насыщения. При уменьшении поля до нуля кристалл остается поляризованным. Отрезок СО называют остаточной поляризацией.

Поле, при котором происходит изменение направления поляризации, отрезок ДО называют коэрцитивной силой.

Наконец, кристалл полностью меняет направление поляризации. При очередном изменении поля кривая поляризации замыкается.

Однако, сегнетоэлектрическое состояние кристалла существует лишь в определенной области температур. В частности, сегнетова соль имеет две точки Кюри: -18 и +24 градусов, в которых происходят фазовые переходы второго рода.

Группы сегнетоэлектриков

Микроскопическая теория фазовых переходов разделяет сегнетоэлектрики на две группы.

Первая группа

Титанат бария относится к первой группе, и как ее еще называют, группе сегнетоэлектриков типа смещения. В неполярном состоянии титанат бария имеет кубическую симметрию.

При фазовом переходе в полярное состояние ионные подрешетки смещаются, симметрия кристаллической структуры понижается.

Вторая группа

Ко второй группе относят кристаллы типа нитрата натрия, у которых в неполярной фазе имеется разупорядоченная подрешетка структурных элементов. Здесь фазовый переход в полярное состояние связан с упорядочением структуры кристалла.

Причем в различных кристаллах может быть два или несколько вероятных положений равновесия. Существуют кристаллы, в которых цепочки диполя имеют антипараллельные ориентации. Суммарный дипольный момент таких кристаллов равен нулю. Такие кристаллы называют антисегнетоэлектриками.

В них зависимость поляризации линейная, вплоть до критического значения поля.

Дальнейшее увеличение величины поля сопровождается переходом в сегнетоэлектрическую фазу.

Третья группа

Существует еще одна группа кристаллов – сегнетиэлектриков.

Ориентация дипольных моментов у них такова, что по одному направлению они имеют свойства антисегнетоэлектриков, а по-другому сегнетоэлектриков. Фазовые переходы у сегнетоэлектриков бывают двух родов.

При фазовом переходе второго рода в точке Кюри спонтанная поляризация плавно уменьшается до нуля, а диэлектрическая восприимчивость, меняясь резко, достигает огромных величин.

При фазовом переходе первого рода поляризация исчезает скачком. Также скачком изменяется электрическая восприимчивость.

Большая величина диэлектрической проницаемости, электрополяризации сегнетоэлектриков, делает их перспективными материалами современной техники. Например, уже широко используют нелинейные свойства прозрачной сегнетокерамики. Чем ярче свет, тем сильнее он поглощается специальными очками.

Это является эффективной защитой зрения рабочих в некоторых производствах, связанных с внезапными и интенсивными вспышками света. Для передачи информации с помощью лазерного луча применяют сегнетоэлектрические кристаллы с электрооптическим эффектом. В пределах прямой видимости лазерный луч моделируется в кристалле. Затем луч попадает в комплекс приемной аппаратуры, где информация выделяется и воспроизводится.

Пьезоэлектрический эффект

В 1880 году братья Кюри обнаружили, что в процессе деформации сегнетовой соли на ее поверхности возникают поляризационные заряды. Это явление было названо прямым пьезоэлектрическим эффектом.

Если на кристалл воздействовать внешним электрическим полем, он начинает деформироваться, то есть, возникает обратный пьезоэлектрический эффект.

Однако эти изменения не наблюдаются в кристаллах, имеющих центр симметрии, например, в сульфиде свинца.

Если на такой кристалл воздействовать внешним электрическим полем, подрешетки отрицательных и положительных ионов сместятся в противоположные стороны. Это приводит к поляризации кристаллов.

В данном случае мы наблюдаем электрострикцию, при которой деформация пропорциональна квадрату электрического поля. Поэтому электрострикцию относят к классу четных эффектов.

ΔX1=ΔX2

Если такой кристалл растягивать или сжимать, то электрические моменты положительных диполей будут равны по величине электрическим моментам отрицательных диполей. То есть, изменение поляризации диэлектрика не происходит, и пьезоэффект не возникает.

В кристаллах с низкой симметрией при деформации появляются дополнительные силы обратного пьезоэффекта, противодействующие внешним воздействиям.

Таким образом, в кристалле, у которого нет центра симметрии в распределении зарядов, величина и направление вектора смещения зависит от величины и направления внешнего поля.

Благодаря этому можно осуществлять различные типы деформации пьезокристаллов. Склеивая пьезоэлектрические пластинки, можно получить элемент, работающий на сжатие.

В этой конструкции пьезопластинка работает на изгиб.

Пьезокерамика

Если к такому пьезоэлементу приложить переменное поле, в нем возбудятся упругие колебания и возникнут акустические волны. Для изготовления пьезоэлектрических изделий применяют пьезокерамику. Она представляет собой поликристаллы сегнетоэлектрических соединений или твердые растворы на их основе. Изменяя состав компонентов и геометрические формы керамики, можно управлять ее пьезоэлектрическими параметрами.

Прямые и обратные пьезоэлектрические эффекты находят применение в разнообразной электронной аппаратуре. Многие узлы электроакустической, радиоэлектронной и измерительной аппаратуры: волноводы, резонаторы, умножители частоты, микросхемы, фильтры работают, используя свойства пьезокерамики.

Пьезоэлектрические двигатели

Активным элементом пьезоэлектрического двигателя служит пьезоэлемент.

В течение одного периода колебаний источника переменного электрического поля он растягивается и взаимодействует с ротором, а в другом возвращается в исходное положение.

Великолепные электрические и механические характеристики позволяют пьезодвигателю успешно конкурировать с обычными электрическими микромашинами.

Пьезоэлектрические трансформаторы

Принцип их действия также основан на использовании свойств пьезокерамики. Под действием входного напряжения в возбудителе возникает обратный пьезоэффект.

Волна деформации передается в генераторную секцию, где за счет прямого пьезоэффекта изменяется поляризация диэлектрика, что приводит к изменению выходного напряжения.

Так как в пьезотрансформаторе вход и выход гальванически развязаны, то функциональные возможности преобразования входного сигнала по напряжению и току, согласование его с нагрузкой по входу и выходу, лучше, чем у обычных трансформаторов.

Исследования разнообразных явлений сегнетоэлектричества и пьезоэлектричества продолжаются. Нет сомнений, что в будущем появятся приборы, основанные на новых и удивительных физических эффектах в твердом теле.

Классификация диэлектриков

В зависимости от различных факторов они по-разному проявляют свои свойства изоляции, которые определяют их сферу использования. На приведенной схеме показана структура классификации диэлектриков.

В народном хозяйстве стали популярными диэлектрики, состоящие из неорганических и органических элементов.

Неорганические материалы – это соединения углерода с различными элементами. Углерод обладает высокой способностью к химическим соединениям.

Минеральные диэлектрики

Такой вид диэлектриков появился с развитием электротехнической промышленности. Технология производства минеральных диэлектриков и их видов значительно усовершенствована. Поэтому такие материалы уже вытесняют химические и натуральные диэлектрики.

К минеральным диэлектрическим материалам относятся:

•Стекло (конденсаторы, лампы) – аморфный материал, состоит из системы сложных окислов: кремния, кальция, алюминия. Они улучшают диэлектрические качества материала.
• Стеклоэмаль – наносится на металлическую поверхность.
• Стекловолокно – нити из стекла, из которых получают стеклоткани.
• Световоды – светопроводящее стекловолокно, жгут из волокон.
• Ситаллы – кристаллические силикаты.
• Керамика – фарфор, стеатит.
• Слюда – микалекс, слюдопласт, миканит.
• Асбест – минералы с волокнистым строением.

Разнообразные диэлектрики не всегда заменяют друг друга. Их сфера применения зависит от стоимости, удобства применения, свойств. Кроме изоляционных свойств, к диэлектрикам предъявляются тепловые, механические требования.

Жидкие диэлектрики
Нефтяные масла

Трансформаторное масло заливается в силовые виды трансформаторов. Оно наиболее популярно в электротехнике.

Кабельные масла применяются при изготовлении электрических кабелей. Ими пропитывают бумажную изоляцию кабелей. Это повышает электрическую прочность и отводит тепло.

Синтетические жидкие диэлектрики

Для пропитки конденсаторов необходим жидкий диэлектрик для увеличения емкости. Такими веществами являются жидкие диэлектрики на синтетической основе, которые превосходят нефтяные масла.

Хлорированные углеводороды образуются из углеводородов заменой в них молекул атомов водорода атомами хлора. Большую популярность имеют полярные продукты дифенила, в состав которых входит С12 Н10-nC Ln.

Их преимуществом является стойкость к горению. Из недостатков можно отметить их токсичность. Вязкость хлорированных дифенилов имеет высокий показатель, поэтому их приходится разбавлять мене вязкими углеводородами.

Кремнийорганические жидкости обладают низкой гигроскопичностью и высокой температурной стойкостью. Их вязкость очень мало зависит от температуры. Такие жидкости имеют высокую стоимость.

Фторорганические жидкости имеют аналогичные свойства. Некоторые образцы жидкости могут долго работать при 2000 градусов. Такие жидкости в виде октола состоят из смеси полимеров изобутилена, получаемых из продуктов газа крекинга нефти, имеют невысокую стоимость.

Природные смолы

Канифоль – это смола, имеющая повышенную хрупкость, и получаемая из живицы (смола сосны). Канифоль состоит из органических кислот, легко растворяется в нефтяных маслах при нагревании, а также в других углеводородах, спирте и скипидаре.

Температура размягчения канифоли равна 50-700 градусов. На открытом воздухе канифоль окисляется, быстрее размягчается, и хуже растворяется. Растворенная канифоль в нефтяном масле используется для пропитки кабелей.

Растительные масла

Эти масла представляют собой вязкие жидкости, которые получены из различных семян растений. Наиболее важное значение имеют высыхающие масла, которые могут при нагревании отвердевать. Тонкий слой масла на поверхности материала при высыхании образует твердую прочную электроизоляционную пленку.

Скорость высыхания масла повышается при возрастании температуры, освещении, при использовании катализаторов – сиккативов (соединения кобальта, кальция, свинца).

Льняное масло имеет золотисто-желтый цвет. Его получают из семян льна. Температура застывания льняного масла составляет -200 градусов.

Тунговое масло изготавливают из семян тунгового дерева. Такое дерево растет на Дальнем Востоке, а также на Кавказе. Это масло не токсично, но не является пищевым. Тунговое масло застывает при температуре 0-50 градусов. Такие масла используются в электротехнике для производства лаков, лакотканей, пропитки дерева, а также в качестве жидких диэлектриков.

Касторовое масло используется для пропитки конденсаторов с бумажным диэлектриком. Получают такое масло из семян клещевины. Застывает оно при температуре -10 -180 градусов. Касторовое масло легко растворяется в этиловом спирте, но нерастворимо в бензине.

Каучук

Каучук (резина) получается из сока растений каучуконосов. Такой каучук называют натуральным (НК). Каучук можно получить также искусственным путем. Искусственный или синтетический каучуке (СК) изготовляют из спирта или нефтепродуктов. Нагретый до 50 °С каучук размягчается и становится липким, а при низкой температуре – хрупким. Каучук хорошо растворяется в углеводородах и сероуглероде. Для увеличения механической прочности, нагревостойкости и морозоустойчивости, стойкости к растворителям к каучуку добавляют 3 – 10 % серы. Этот процесс называется вулканизацией, в результате чего получается резина. В электротехнике резину применяют для изоляции установочных и монтажных проводов и кабелей некоторых конструкций, для изолирующих трубок, защитных перчаток, галош, ковриков и тому подобного. Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, влагостойкостью, непроницаемостью для воды и газов, имеет невысокую нагревостойкость (при нагреве свыше 60 – 75 °С резина делается хрупкой и трескается), при действии на резину нефтяных масел она набухает, при действии света – стареет. Электрическая прочность резины 24 кВ/мм; ε = 2,5 – 3.

Слюда

Минерал кристаллического строения. Благодаря своему строению слюда легко расщепляется на отдельные листочки. Она обладает высокой электрической прочностью (80 – 200 кВ/мм), высокой нагревостойкостью, влагостойкостью, механической прочностью и гибкостью. В электротехнике применяют два вида слюды: мусковит и флогопит, различающиеся по составу, цвету и свойствам. Лучшей слюдой является мусковит. Из листочков слюды штампуют прямоугольные пластинки для конденсаторов, шайбы для электротехнических приборов и тому подобное. Однако чаще отдельные листочки слюды при помощи клеящих лаков (глифталевого, битумно-масляного, шеллачного и других) склеивают между собой. Такой материал называется миканитом. Различают миканиты: коллекторный (для изоляции коллекторных пластин), прокладочный (для изоляции шайб, прокладок), формовочный (прессуется при нагреве для изготовления фасонных деталей), гибкий (для межвитковой и пазовой изоляции электрических машин), жароупорный (для электронагревательных приборов). Иногда пластинки слюды наклеивают на бумагу или ткани (микалента, микафолий, стекломикафолий).

Стекло

Получают переплавкой кремнезема – SiO2 (в виде песка) с окислами различных металлов – натрия, калия, свинца, кальция (в виде соды, селитры, буры, различных каменных пород). Стекло – аморфное тело, поэтому оно не имеет определенной температуры плавления. При нагреве стекло размягчается и становится жидким. В этом состоянии стекло можно выдувать, вытягивать, прессовать, отливать. Физические и механические свойства стекла зависят от его состава и обработки. Если обычное стекло хрупкое, то особо закаленное стекло – сталинит обладает высокой прочностью на удар. Стекло практически водонепроницаемо, на него не действуют кислоты (за исключением плавиковой) и щелочи. Однако, стекла, содержащие только щелочные окислы (Na2O, K2O), хорошо растворяются в воде (жидкое стекло). Электроизоляционные свойства стекла очень высоки. С нагревом стекло быстро теряет изоляционные качества. В электротехнике стекло используют для изготовления баллонов осветительных и электронных ламп, изоляторов и тому подобного. Из стекла можно получить волокна диаметром до 0,005 – 0,006 мм. Отдельные волокна свиваются в нити. Стеклянные нити (стеклопряжа) используют для нагревостойкой изоляции проводников марки ПСД. Электрическая прочность стекла 10 – 40 кВ/мм; ε = 5,5 – 10.

Фарфор электротехнический

Является наиболее распространенным керамическим электроизоляционным материалом. В состав фарфора входят: каолин – белая глина, огнеупорная глина, кварц и полевой шпат. Изготовление фарфоровых изделий состоит из следующих операций: измельчение составных частей фарфора и перемешивание их с водой в однородную массу. Путем прессования, обтачивания, отливки в гипсовые формы или выдавливания из этой массы получают изделия нужной конфигурации. Для удаления избытка воды изделия сушат, затем их покрывают стекловидной массой – глазурью, которая уменьшает гигроскопичность фарфора, придает определенную окраску изделиям и создает при обжиге ровную, гладкую поверхность. после глазуровки изделие опять сушат и обжигают в печах при температуре 1320 – 1450 °С. Фарфор характеризуется высокой теплостойкостью, стойкостью к электрическим дугам и весьма малым водопоглощением. Из фарфора изготовляют линейные (подвесные и штыревые) изоляторы, стационарные (опорные и проходные) изоляторы, аппаратные изоляторы, установочные фарфоровые изделия (ролики, детали предохранителей, патронов, штепселей и тому подобные). Электрическая прочность фарфора 6 – 10 кВ/мм; ε = 5 – 6,5. Кроме фарфора, применяется другой керамический материал – стеатит, изготовляемый на основе минерала – талька. Стеатит по сравнению с фарфором обладает более высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами.

18.11: Применение диэлектриков - Engineering LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
Без заголовков

Диэлектрики чаще всего используются в производстве конденсаторов. Они имеют множество применений, включая хранение энергии в электрическом поле между пластинами, фильтрацию шума из сигналов как часть резонансного контура и подачу всплеска мощности на другой компонент.TLP на сегнетоэлектриках показывает, как последняя из этих функций используется в системе вспышек камеры.

Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем больший заряд конденсатор может сохранять в данном поле, поэтому обычно используют керамику с нецентросимметричной структурой, такую ​​как титанаты металлов группы 2. На практике материал конденсатора часто представляет собой смесь нескольких таких керамических материалов. Это связано с изменением диэлектрической проницаемости в зависимости от температуры, о котором говорилось ранее.Обычно желательно, чтобы емкость была относительно независимой от температуры; поэтому современные конденсаторы сочетают в себе несколько материалов с различными температурными зависимостями, в результате чего емкость имеет лишь небольшие, приблизительно линейные изменения, связанные с температурой.

Конечно, в некоторых случаях низкие диэлектрические потери более важны, чем высокая емкость, и поэтому для этих ситуаций могут использоваться материалы с более низкими значениями κ и, соответственно, более низкими диэлектрическими потерями.

Некоторые применения диэлектриков полагаются на их электроизоляционные свойства, а не на способность накапливать заряд, поэтому здесь наиболее желательными свойствами являются высокое электрическое сопротивление и низкие диэлектрические потери. Наиболее очевидным из этих применений является изоляция проводов, кабелей и т. Д., Но есть также применения в сенсорных устройствах. Например, можно сделать тензодатчик путем испарения небольшого количества металла на поверхность тонкого листа диэлектрического материала.

Электроны могут перемещаться по металлу за счет нормальной проводимости и через промежуточный диэлектрический материал за счет явления, известного как квантовое туннелирование. Математическое рассмотрение этого явления выходит за рамки данной TLP; просто отметьте, что он позволяет частицам перемещаться между двумя «разрешенными» областями, которые разделены «запрещенной» областью, и что степень туннелирования резко уменьшается по мере увеличения расстояния между разрешенными областями.В этом случае разрешенными областями являются капли затвердевшего металла, а запрещенной областью - высокоомный диэлектрический материал.

Если диэлектрический материал деформирован, он изогнется, что приведет к изменению расстояний между металлическими островками. Это имеет большое влияние на степень, в которой электроны могут туннелировать между островками, и, таким образом, наблюдается большое изменение тока. Следовательно, вышеупомянутое устройство представляет собой эффективный тензодатчик.

Диэлектрический материал - обзор

2.2 Полуфторированные диэлектрики: обзор

Диэлектрические материалы в электронике должны охватывать три основных области применения: (1) изоляция между проводками как на уровне микросхемы, так и на несущих элементах для сборки, (2) встроенные конденсаторы и (3) диэлектрики затвора Полевые транзисторы. Это относится и к органической электронике. Помимо хороших изоляционных свойств с точки зрения плотности тока утечки и напряженности поля пробоя, они оптимизированы в двух различных направлениях в соответствии с требованиями специального применения: диэлектрики с низким - k для межслойной изоляции с минимальной емкостной связью и высоким - k материалы для использования в конденсаторах и диэлектриках затворов.Полимерные диэлектрики могут покрывать все эти области с небольшим акцентом на нормальные k и низкие k из-за их собственных свойств [44].

Для приложений микроэлектроники необходимо использовать диэлектрики с низким содержанием k и высокой термической стабильностью (выше 400 ° C) [45]. Включение атомов фтора в полимерные структуры обычно приводит к снижению относительной диэлектрической проницаемости ɛ r (синоним: k, диэлектрическая проницаемость ).Эта концепция широко использовалась для полимеров с низкой диэлектрической проницаемостью r для использования в качестве изолирующих слоев в микроэлектронных устройствах. Майер [45] сообщил о ряде фторированных полимеров с низкой диэлектрической проницаемостью, среди которых сополимеры поли (тетафторэтилена) (ПТФЭ), поли (перфторциклобутана) и тетрафторэтилена. Ароматические простые полиэфиры с различными фторированными заместителями описаны Banerjee et al. [46]. В этой области фторированные полимеры не имеют себе равных среди органических материалов.Интенсивно исследуются неорганические материалы, такие как SiLK ™ (Dow Chemicals) и FLARE ™ (Honeywell) [47].

Органическая электроника, ориентированная на усиление сигналов и переключение (см. Раздел 8.1), требует материалов с высоким содержанием k для затворных диэлектриков. Диэлектрик затвора (отмечен зеленым на рис. 8.1) изолирует затвор от полупроводникового слоя, а также от электродов истока и стока. Если между истоком и затвором приложено напряжение, образуются диполи в слое диэлектрика и носители заряда в полупроводнике, которые накапливаются на границе раздела между полупроводником и диэлектриком.Эти носители перемещаются в канале между истоком и стоком при приложении напряжения. Особые требования предъявляются к материалам для диэлектриков затвора [47]. Должна быть обеспечена достаточная технологичность раствора. Полимеры должны образовывать тонкие пленки без каких-либо дефектов. Используемые базовые полимеры должны быть очень чистыми и без остатков металлического катализатора для достижения высокой прочности на пробой. Химическая структура материалов должна гарантировать высокую подвижность при переключении (высокие отношения ВКЛ / ВЫКЛ).Высокая диэлектрическая проницаемость является особым преимуществом диэлектриков затвора. Это можно сделать из основных уравнений. (8.1) и (8.2), описывающие емкость и ток стока OFET (I D ) sat [48].

(8.1) Ci = ε0εr / d

(8.2) IDsat = W / 2LμCiVGS − VT2

где C i - емкость на единицу площади диэлектрического слоя, ɛ 0 - постоянная электрического поля (8.8542 · 10 –12 As · V –1 м –1 ), ɛ r - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, d толщина диэлектрического слоя, Вт - ширина канала, L, - длина канала, μ, - полевая подвижность носителей заряда в полупроводниковом слое, В GS - напряжение затвора, а В T - пороговое напряжение.Увеличение (I D ) sat приводит к более высокой производительности устройств OFET. Таким образом, на участке диэлектрика требуются материалы с высокой относительной диэлектрической проницаемостью и подходящими пленкообразующими свойствами для получения тонких бездефектных слоев, как обсуждалось выше.

Поскольку органическая электроника гораздо менее развита и все еще находится на уровне разработки, выбор материала гораздо более открыт для широкого спектра соединений, оставшихся вокруг нормальных - k ( ɛ r ∼ 4) и даже с низкий - k [47–49].Таким образом, различные полимеры уже использовались в качестве диэлектрика затвора, как указано в превосходных обзорах [47, 49], например, поли (метилметакрилат) (ПММА), поли (виниловый спирт) (ПВС), поли (стирол) ( ПС), поли (винилфенол) (ПВП), поли (изобутилен) (ПИБ), поли (пропилен) (ПП), полиэтилентерефталат (ПЭТ) и многие другие с относительной диэлектрической проницаемостью ɛ r в диапазоне от 2 до 18,5 [47–56] Эти значения намного ниже, чем у неорганических диэлектриков, таких как SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , TiO 2 и BaTiO 2 (до 6900) [47,53].Преимущество этих неорганических диэлектриков можно объединить с полимерами путем смешивания неорганических наночастиц с полимерами. Таким образом, можно избежать эффектов сегнетоэлектрического гистерезиса. Однако этот подход часто приводит к образованию слоев с дефектами и большей толщины для получения однородных гладких пленок [47].

До сих пор в качестве диэлектрического слоя затвора использовалось лишь ограниченное количество фторированных полимеров. Основным опубликованным и коммерчески доступным фторированным диэлектриком затвора является CYTOP TM [62].Его химическая структура представлена ​​на рис. 8.7. Комбинирование мономеров с низким содержанием k с высокополярными мономерами, такими как акрилонитрил или другие цианосодержащие мономеры, дает материалы с более высокой относительной диэлектрической проницаемостью ɛ r , которые хорошо подходят для емкостных слоев в накопителях электроэнергии (конденсаторы), но были пока не используется в качестве диэлектрика затвора [57–59].

Рисунок 8.7. Химическая структура фторированных полимеров, используемых или потенциально используемых в качестве диэлектрика затвора.

(А) CYTOP TM ; (B): сополимер поли (акрилонитрил-со-MATRIF) согласно [62–64].

Основные усилия в недавних исследованиях затворных диэлектриков направлены на повышение стабильности растворителя (тема, которая будет обсуждаться более подробно в разделе 8.3.3), а также на минимизацию риска диффузии ионов и мелких частиц, которые приводят к к высоким токам утечки и низкой напряженности поля пробоя. Одной из часто используемых и наиболее успешных концепций повышения устойчивости полимеров к растворителям является введение поперечных связей в структуру полимера.Сшитые полимеры больше не растворяются и могут набухать только в подходящих растворителях, что позволяет обрабатывать полупроводниковые слои поверх диэлектрика путем обработки в растворе. Сшивание стандартных полимерных диэлектриков (ПММА, ПВП, ПВС) осуществляли, например, методом центрифугирования диэлектрического раствора, смешанного с трихлорсилилалканами, с последующим термическим отжигом и образованием взаимопроникающих сеток -O-Si-O-, в которых диэлектрический полимер (не образующий поперечных связей) внедряется [48,62] путем сшивания ПВП с бифункциональными ангидридами кислот, что приводит к сложноэфирным связям между основными цепями полимера [48,51,60] и по другим концепциям.

В качестве основного полимера мы использовали ПММА. Введение сшиваемых мономерных звеньев позволило значительно повысить стабильность и пробивную прочность диэлектрического слоя [61]. Эта концепция также использовалась здесь для повышения стабильности сополимеров sf-метакрилата, используемых в качестве диэлектрика (см. Раздел 8.3.2).

Диэлектрическая проницаемость и ее влияние на свойства конденсатора - Блог пассивных компонентов

Источник

: блог Capacitor Faks

Типичный конденсатор состоит из двух проводящих пластин и непроводящего диэлектрического материала.Диэлектрический материал разделяет две проводящие металлические электродные пластины. Приложение напряжения к электродным пластинам конденсатора вызывает электрическое поле в непроводящем диэлектрическом материале. Это электрическое поле хранит энергию. Диэлектрическая постоянная, также известная как относительная диэлектрическая проницаемость, является мерой способности материала накапливать электрическую энергию и является одним из ключевых свойств диэлектрического материала.

Емкость конденсатора с параллельными пластинами является функцией расстояния между пластинами, площади пластины и постоянной диэлектрического материала.Увеличение площади пластины и диэлектрической проницаемости приводит к увеличению емкости, в то время как увеличение расстояния между пластинами приводит к уменьшению емкости. Различные диэлектрические материалы имеют разную диэлектрическую проницаемость.

Влияние диэлектрической проницаемости на характеристики конденсатора

Диэлектрический материал конденсатора поляризуется при приложении напряжения. Этот процесс уменьшает электрическое поле и заставляет отрицательно заряженные электроны немного сдвигаться к положительному выводу.Хотя электроны перемещаются недостаточно далеко, чтобы вызвать протекание тока, этот процесс создает эффект, который имеет решающее значение для работы конденсаторов. Удаление источника напряжения приводит к потере поляризации диэлектрического материала. Однако, если материал имеет слабые молекулярные связи, он может оставаться в поляризованном состоянии даже при удалении источника напряжения.

Конденсатор накапливает энергию в электрическом поле при приложении напряжения. Способность накапливать электрическую энергию варьируется от одного диэлектрического материала к другому.Количество электрической энергии, которую может хранить конденсатор, зависит от величины поляризации, возникающей при приложении напряжения. Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью могут хранить больше энергии по сравнению с материалами с низкой диэлектрической проницаемостью. Электрическая восприимчивость материала - это мера легкости, с которой он поляризуется в ответ на электрическое поле. Хорошие диэлектрические материалы имеют высокую электрическую восприимчивость.

Диэлектрическая проницаемость - один из ключевых параметров, который следует учитывать при выборе диэлектрического материала для конденсатора.Эта постоянная измеряется в фарадах на метр и определяет величину емкости, которую может достичь конденсатор. Диэлектрические материалы с высокими диэлектрическими постоянными используются, когда требуются высокие значения емкости, хотя, как упоминалось выше, другие параметры, которые определяют емкость конденсатора, включают расстояние между электродами и эффективную площадь пластины.

Диэлектрическая проницаемость обычных диэлектрических материалов

Все материалы способны накапливать электрическую энергию при воздействии электрического поля.Емкость хранения варьируется от одного материала к другому. Диэлектрическая проницаемость материалов обычно указывается относительно диэлектрической проницаемости свободного пространства, обычно обозначаемой ϵ 0 . Диэлектрическая проницаемость вакуума обычно известна как абсолютная диэлектрическая проницаемость и относится к величине сопротивления, необходимой для образования электрического поля в вакууме. Абсолютная диэлектрическая проницаемость свободного пространства составляет приблизительно 8,85418782 × 10 -12 м -3 кг -1 с 4 A 2 .

Диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала относительно диэлектрической проницаемости свободного пространства называется относительной диэлектрической проницаемостью, обычно обозначаемой ϵ r, или диэлектрической постоянной. Следующее уравнение связывает абсолютную диэлектрическую проницаемость ( 0 ), относительную диэлектрическую проницаемость или диэлектрическую проницаемость ( r ) и диэлектрическую проницаемость материала ().

ϵr = ϵϵ0

В таблице ниже показаны диэлектрические постоянные обычно используемых диэлектрических материалов.

Материал Диэлектрическая проницаемость (относительная диэлектрическая проницаемость)
Воздух 1.0006
Оксид алюминия 8,5
Титанат бария-стронция 500
Керамический фарфор 4,5 - 6,7
Стекло 3,7 - 10
Слюда 5,6 - 8
Бумага 3,85
Полиэстер ПЭТ 3,3
Полипропилен 2,25
Оксид тантала 27.7


Изменения температуры вызывают неоднородности диэлектрической проницаемости диэлектрического материала и оказывают значительное влияние на диэлектрическую проницаемость материала. Например, повышение температуры вызывает уменьшение диэлектрической проницаемости, а диэлектрическая проницаемость материала резко падает, когда температура падает ниже точки замерзания.

При выборе диэлектрического материала для конденсатора также важно учитывать влияние частоты на свойства материала.Диэлектрическая проницаемость материала при воздействии электрического поля зависит от частоты источника напряжения. Когда материал помещается в статическое электрическое поле, диэлектрическая проницаемость, которую он демонстрирует, называется статической диэлектрической проницаемостью. Диэлектрическая проницаемость материала уменьшается с увеличением частоты источника напряжения.

Первичный привод сегодня находится в направлении миниатюризации цепи. Для производства миниатюрных схем требуются компоненты с меньшей занимаемой площадью.Диэлектрическая проницаемость конденсатора определяет достижимую емкость. Диэлектрические материалы с высокими диэлектрическими постоянными используются, когда требуются конденсаторы с меньшими физическими размерами.

Помимо диэлектрической проницаемости, при выборе диэлектрического материала для конденсатора также важно учитывать диэлектрические потери и диэлектрическую прочность . Диэлектрическая прочность - это мера напряжения, которое изолятор выдержит до того, как через него протечет ток.Диэлектрические потери относятся к энергии, которую диэлектрический материал рассеивает при приложении переменного напряжения.

Заключение

Диэлектрический материал используется для разделения проводящих пластин конденсатора. Этот изоляционный материал в значительной степени определяет свойства компонента. Диэлектрическая постоянная материала определяет количество энергии, которое конденсатор может хранить при приложении напряжения. Диэлектрический материал становится поляризованным при воздействии электрического поля.Когда возникает поляризация, эффективное электрическое поле уменьшается. Поскольку диэлектрическая проницаемость материала зависит от частоты и температуры, диэлектрическая проницаемость обычно задается при определенных условиях, обычно на низких частотах. Кроме того, диэлектрическая проницаемость материала обычно указывается относительно диэлектрической проницаемости свободного пространства.

диэлектрических материалов | Энциклопедия.com

Диэлектрическая проницаемость

Использует

Синтетические диэлектрики

Пробой

Ресурсы

Диэлектрические материалы - это вещества с очень низкой проводимостью. То есть это электрические изоляторы, через которые электрический ток протекает с большим трудом. Технически диэлектрик можно определить как материал с удельной электропроводностью менее одной миллионной части mho (единицы электропроводности) на сантиметр.Диэлектрик также представлен как сименс (величина, обратная его сопротивлению в омах). Материал с проводимостью в один сименс имеет разность электрических потенциалов в один вольт, что дает ток в один ампер; таким образом, сименс = ампер / вольт.

Теоретически диэлектрики могут включать твердые тела, жидкости и газы, хотя на практике только первые два из этих трех состояний вещества имеют какое-либо практическое значение. Некоторые из наиболее часто используемых диэлектриков - это различные виды резины, стекла, дерева и полимеров среди твердых тел; углеводородные масла и силиконовые масла среди жидкостей.

Обычной мерой диэлектрических свойств материала является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическую проницаемость можно определить как способность материала сопротивляться прохождению электрического тока через материал. Меньшее значение диэлектрика.

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Усилитель - Устройство для увеличения количества электрического тока в системе.

Конденсатор - Устройство для приема и накопления электрического заряда, состоящее из двух параллельных проводящих поверхностей, разделенных диэлектрическим материалом.

Проводимость - Способность вещества пропускать электрический ток.

Полимер - Химическое соединение, образованное комбинацией множества более мелких единиц.

Выпрямитель - Устройство, преобразующее переменный ток (AC) в постоянный (DC).

Преобразователь - Устройство для преобразования энергии из одной формы в другую.

постоянна, тем больше его сопротивление протеканию электрического тока.

Стандарт, используемый при измерении диэлектрической проницаемости - это вакуум, которому присваивается значение единицы. Диэлектрические постоянные некоторых других распространенных материалов следующие: сухой воздух (при давлении в одну атмосферу): 1.0006; вода: 80; стекло: от 4 до 7; воск: 2,25; янтарь: 2,65; слюда: от 2,5 до 7; бензол: 2,28; четыреххлористый углерод: 2,24; и метиловый спирт: 33,1. Синтетические полимеры сейчас широко используются в качестве диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость этих материалов находится в диапазоне от 1 до 1.3 для полиэтилена и 2,0 для политетрафторэтилена (Teflon ® ) до максимального значения от примерно 7,2 до 8,4 для меламиноформальдегидной смолы.

Практически в любом типе электрического оборудования используются диэлектрические материалы в той или иной форме. Например, провода и кабели, по которым проходит электрический ток, всегда покрыты или обернуты каким-либо изолирующим (диэлектрическим) материалом. Сложное электронное оборудование, такое как выпрямители, полупроводники, преобразователи и усилители, содержит или изготовлено из диэлектрических материалов.Изоляционный материал, расположенный между двумя проводящими пластинами в конденсаторе, также сделан из какого-то диэлектрического вещества.

Жидкие диэлектрики также используются в качестве электроизоляторов. Например, трансформаторное масло - это природное или синтетическое вещество (например, минеральное масло, силиконовое масло или сложные органические эфиры), способное изолировать катушки трансформатора как электрически, так и термически.

Ряд традиционных диэлектрических материалов до сих пор широко используются в промышленности.Например, пропитанная маслом бумага часто по-прежнему является предпочтительным изолятором для покрытия проводов, по которым протекает ток высокого напряжения. Тем не менее, синтетические материалы в настоящее время стали широко популярными для многих применений, когда-то заполненных натуральными веществами, такими как стекло и резина. Преимущество синтетических материалов заключается в том, что они могут быть разработаны для придания очень специфических свойств для специального использования. Эти свойства включают не только низкую диэлектрическую проницаемость, но также прочность, твердость, устойчивость к химическому воздействию и другие желательные качества.

Среди полимеров, используемых в настоящее время в качестве диэлектриков, можно выделить полиэтилены, полипропилены, полистиролы, поливинилхлориды, полиамиды (нейлон), полиметилметакрилаты и поликарбонаты.

Когда диэлектрический материал подвергается воздействию сильного электрического поля, он может подвергнуться процессу, известному как пробой. В этом процессе материал внезапно становится проводящим, и через него начинает течь большой ток. Возникновение искры также может сопровождать пробой. Точка, в которой происходит пробой любого данного материала, зависит от ряда факторов, включая температуру, геометрическую форму материала и тип материала, окружающего диэлектрик.Способность диэлектрического материала сопротивляться пробою называется его собственной электрической прочностью.

Пробой часто связан с разрушением диэлектрического материала. Материал может окисляться, физически разрушаться или разрушаться каким-либо другим образом, что повышает вероятность проводимости. Когда разрушение действительно происходит, оно часто сопровождается дальнейшим разрушением материала.

См. Также Электроника; Состояние окисления.

КНИГИ

Хафф, Х.Р. и Д.К. Гилмер, ред. Материалы с высокой диэлектрической постоянной . Берлин, Германия: Springer, 2005.

Кан, Кван-Чи. Диэлектрические явления в твердых телах: с упором на физические концепции электронных процессов . Амстердам, Нидерланды и Бостон, Массачусетс: Academic Press, 2004.

Raju, Gorur G. Диэлектрики в электрических полях . Нью-Йорк: Марсель Деккер, 2003.

Scaife, B.K. Принципы диэлектриков . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета, 1998.

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ

Гриднев С.А. «Электрическая релаксация в неупорядоченных полярных диэлектриках». Сегнетоэлектрики 266, вып. 1 (2002): 171-209.

Дэвид Э. Ньютон

Диэлектрическая проницаемость

Обратите внимание, что если вы щелкнете по диэлектрику (серый прямоугольник), вы сможете изменить его размер. Попробуйте заполнить пространство между пластинами диэлектриком.

Насколько эффективно диэлектрик позволяет конденсатору накапливать больше заряда, зависит от материала, из которого он сделан.Каждый материал имеет диэлектрическую проницаемость κ. Это отношение поля без диэлектрика (E o ) к чистому полю (E) с диэлектриком:

κ = E или / E

E всегда меньше или равно E o , поэтому диэлектрическая проницаемость больше или равна 1. Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем больше заряда может сохраняться.

Полное заполнение пространства между обкладками конденсатора диэлектриком увеличивает емкость на коэффициент диэлектрической проницаемости:

C = κ C o , где C o - емкость без диэлектрика между пластинами.

Для конденсатора с параллельными пластинами, содержащего диэлектрик, полностью заполняющий пространство между пластинами, емкость определяется как:

C = κ ε o A / d

Емкость максимальна, если диэлектрическая проницаемость максимальна, а пластины конденсатора имеют большую площадь и расположены как можно ближе друг к другу.

Если бы в качестве диэлектрика вместо изолятора использовался металл, поле внутри металла было бы нулевым, что соответствовало бы бесконечной диэлектрической проницаемости.Однако диэлектрик обычно заполняет все пространство между пластинами конденсатора, и если бы металл сделал это, он закоротил бы конденсатор - поэтому вместо него используются изоляторы.

Материал Диэлектрическая постоянная Диэлектрическая прочность (кВ / мм)
Вакуум 1.00000 -
Воздух (сухой) 1.00059 3
Полистирол 2.6 24
Бумага 3,6 16
Вода 80-

2,5 Конденсаторы и диэлектрики | Texas Gateway

Диэлектрик

Предыдущий пример подчеркивает сложность сохранения большого количества заряда в конденсаторах. Если размер dd 12 {d} {} сделать меньше для получения большей емкости, то максимальное напряжение должно быть пропорционально уменьшено, чтобы избежать пробоя (поскольку E = V / d).E = V / d). размер 12 {E = V / d} {} Важным решением этой проблемы является размещение изоляционного материала, называемого диэлектриком, между пластинами конденсатора и обеспечение минимально возможного размера dd 12 {d} {} . Мало того, что меньший размер dd 12 {d} {} увеличивает емкость, многие изоляторы могут выдерживать более сильные электрические поля, чем воздух, перед тем, как сломаться.

Есть еще одно преимущество использования диэлектрика в конденсаторе. В зависимости от используемого материала емкость в разы больше, чем заданная уравнением C = ε0AdC = ε0Ad размер 12 {C = e rSub {размер 8 {0}} {{A} больше {d}}} {} κ, κ, размер 12 {k} {} называется относительной диэлектрической проницаемостью .Конденсатор с параллельными пластинами с диэлектриком между пластинами имеет емкость, равную

. 2,57 C = κε0Ad (конденсатор с параллельными пластинами с диэлектриком) .C = κε0Ad (конденсатор с параллельными пластинами с диэлектриком). размер 12 {C = ital "ke" rSub {size 8 {0}} A / d} {}

Значения диэлектрической проницаемости κκ размера 12 {k} {} для различных материалов приведены в таблице 2.1. Обратите внимание, что размер κκ 12 {k} {} для вакуума ровно 1, и поэтому приведенное выше уравнение справедливо и в этом случае. Если используется диэлектрик, возможно, поместив политетрафторэтилен между пластинами конденсатора в Примере 2.8, тогда емкость больше в κ, κ, размер 12 {k} {}, который для политетрафторэтилена составляет 2,1.

Эксперимент на вынос: создание конденсатора

Насколько большой конденсатор можно сделать из обертки от жевательной резинки? Пластины будут представлять собой алюминиевую фольгу, а разделитель - диэлектрик - между ними будет бумага.

Материал Диэлектрическая проницаемость κκ размер 12 {?} {} Электрическая прочность (В / м)
Вакуум 1.00000
Воздух 1.00059 3 × 1063 × 106
Бакелит 4,9 24 × 10624 × 106 размер 12 {"24" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Плавленый кварц 3,78 8 × 1068 × 106 размер 12 {8 раз по «10» rSup {размер 8 {6}}} {}
Неопреновый каучук 6,7 12 × 10612 × 106 размер 12 {"12" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Нейлон 3.4 14 × 10614 × 106 размер 12 {"14" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Бумага 3,7 16 × 10616 × 106 размер 12 {"16" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Полистирол 2,56 24 × 10624 × 106 размер 12 {"24" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Стеклянная посуда 5,6 14 × 10614 × 106 размер 12 {"14" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Кремниевое масло 2.5 15 × 10615 × 106 размер 12 {"15" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
титанат стронция 233 8 × 1068 × 106 размер 12 {8 раз по «10» rSup {размер 8 {6}}} {}
политетрафторэтилен 2,1 60 × 10660 × 106 размер 12 {"60" умножить на "10" rSup {размер 8 {6}}} {}
Вода 80

Таблица 2.1 Диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая прочность для различных материалов при 20 ºC

Отметим также, что диэлектрическая проницаемость воздуха очень близка к 1, так что конденсаторы с воздушным наполнением действуют так же, как конденсаторы с вакуумом между пластинами , , за исключением , , что воздух может стать проводящим, если напряженность электрического поля станет слишком большой. Напомним, что E = V / dE = V / d размер 12 {E = V / d} {} для конденсатора с параллельными пластинами. В таблице 2.1 также показаны максимальные значения напряженности электрического поля в В / м, называемые диэлектрической прочностью, для некоторых материалов.Это поля, над которыми материал начинает разрушаться и проводить. Диэлектрическая прочность накладывает ограничение на напряжение, которое может быть приложено для данного расстояния между пластинами. Например, в Примере 2.8 расстояние составляет 1,00 мм, поэтому предел напряжения для воздуха составляет

2,58 В = E ⋅ d = (3 × 10 6 В / м) (1,00 × 10 - 3 м) = 3000 В. V = E ⋅ d = (3 × 10 6 В / м) (1,00 × 10 - 3 м) = 3000 В.

Однако предел для расстояния 1,00 мм, заполненного политетрафторэтиленом, составляет 60 000 В, поскольку диэлектрическая прочность политетрафторэтилена составляет 60 × 10660 × 106 размер 12 {"60" умноженный на "10" rSup {размер 8 {6}}} {} В / м.Таким образом, тот же конденсатор, заполненный политетрафторэтиленом, имеет большую емкость и может подвергаться гораздо большему напряжению. Используя емкость, которую мы рассчитали в приведенном выше примере для конденсатора с параллельными пластинами, заполненного воздухом, мы обнаружили, что конденсатор, заполненный политетрафторэтиленом, может хранить максимальный заряд

2,59 Q = CV = κC воздух V = (2,1) (8,85 нФ) (6,0 × 10 4 В) = 1,1 мКл. Q = CV = κC воздух V = (2,1) (8,85 нФ) (6,0 × 10 4 В) = 1,1 мКл.

Это в 42 раза больше заряда того же конденсатора, заполненного воздухом.

Диэлектрическая прочность

Максимальная напряженность электрического поля, при превышении которой изолирующий материал начинает разрушаться и становится проводником, называется его диэлектрической прочностью.

Микроскопически, как диэлектрик увеличивает емкость? За это отвечает поляризация изолятора. Чем легче он поляризуется, тем больше его диэлектрическая проницаемость κ.κ. size 12 {k} {} Вода, например, является полярной молекулой, потому что один конец молекулы имеет небольшой положительный заряд, а другой конец имеет небольшой отрицательный заряд.Полярность воды обуславливает ее относительно большую диэлектрическую проницаемость, равную 80. Эффект поляризации лучше всего объясняется характеристиками кулоновской силы. На рис. 2.22 схематично показано разделение зарядов в молекулах диэлектрического материала, помещенных между заряженными пластинами конденсатора. Кулоновская сила между ближайшими концами молекул и зарядом на пластинах притягивает и очень сильна, поскольку они расположены очень близко друг к другу. Это притягивает больше заряда к пластинам, чем если бы пространство было пустым, а противоположные заряды находились на расстоянии dd размера 12 {d} {}.

Рис. 2.22 (a) Молекулы изоляционного материала между пластинами конденсатора поляризованы заряженными пластинами. Это создает слой противоположного заряда на поверхности диэлектрика, который притягивает больше заряда к пластине, увеличивая ее емкость. (б) Диэлектрик снижает напряженность электрического поля внутри конденсатора, что приводит к уменьшению напряжения между пластинами при одинаковом заряде. Конденсатор сохраняет тот же заряд при меньшем напряжении, что означает, что он имеет большую емкость из-за диэлектрика.

Другой способ понять, как диэлектрик увеличивает емкость, - это рассмотреть его влияние на электрическое поле внутри конденсатора. На рисунке 2.22 (b) показаны силовые линии электрического поля с установленным диэлектриком. Поскольку силовые линии заканчиваются на зарядах в диэлектрике, их меньше, идущих от одной стороны конденсатора к другой. Таким образом, напряженность электрического поля меньше, чем если бы между пластинами был вакуум, даже если бы на пластинах был одинаковый заряд. Напряжение между пластинами V = Ed, V = Ed, размер 12 {V = ital "Ed"} {}, поэтому оно тоже уменьшается за счет диэлектрика.Таким образом, существует меньшее напряжение VV ​​размером 12 {V} {} для того же заряда Q; Q; размер 12 {Q} {}, поскольку C = Q / V, C = Q / V, размер 12 {C = Q / V} {} емкость CC размером 12 {C} {} больше.

Диэлектрическая проницаемость обычно определяется как κ = E0 / E, κ = E0 / E, размер 12 {k = E rSub {size 8 {0}} / E} {} или отношение электрического поля в вакууме с диэлектрическим материалом, и он тесно связан с поляризуемостью материала.

Великие и малые вещи

Субмикроскопическое происхождение поляризации

Поляризация - это разделение зарядов внутри атома или молекулы.Как уже отмечалось, планетарная модель атома описывает его как имеющее положительное ядро, вращаемое отрицательными электронами, аналогично планетам, вращающимся вокруг Солнца. Хотя эта модель не совсем точна, она очень полезна для объяснения широкого круга явлений и будет уточнена в других местах, например, в атомной физике. Субмикроскопическое происхождение поляризации можно смоделировать, как показано на рисунке 2.23.

Рис. 2.23. Художественная концепция поляризованного атома. Орбиты электронов вокруг ядра слегка смещены внешними зарядами - показаны в преувеличении.Получающееся разделение зарядов внутри атома означает, что он поляризован. Обратите внимание, что непохожий заряд теперь ближе к внешним зарядам, вызывая поляризацию.

В атомной физике мы обнаружим, что орбиты электронов более правильно рассматривать как электронные облака с плотностью облака, связанной с вероятностью обнаружения электрона в этом месте, а не с определенными местоположениями и путями планет на их орбитах. вокруг Солнца. Это облако сдвигается кулоновской силой, так что в среднем атом имеет разделенный заряд.Хотя атом остается нейтральным, теперь он может быть источником кулоновской силы, поскольку заряд, поднесенный к атому, будет ближе к одному типу заряда, чем к другому.

Некоторым молекулам, например молекулам воды, присуще разделение зарядов, поэтому они называются полярными молекулами. На рис. 2.24 показано разделение зарядов в молекуле воды, которая имеет два атома водорода и один атом кислорода h3O.h3O. размер 12 {слева (H rSub {размер 8 {2}} O справа)} {} Молекула воды несимметрична - атомы водорода отталкиваются в одну сторону, придавая молекуле форму бумеранга.Электроны в молекуле воды больше сконцентрированы вокруг более заряженного ядра кислорода, чем вокруг ядер водорода. Это делает кислородный конец молекулы слегка отрицательным, а водородный конец слегка положительным. Внутреннее разделение зарядов в полярных молекулах облегчает их выравнивание с внешними полями и зарядами. Следовательно, полярные молекулы проявляют более сильные поляризационные эффекты и имеют более высокие диэлектрические проницаемости. Те, кто изучает химию, обнаружат, что полярная природа воды имеет множество эффектов.Например, молекулы воды собирают ионы гораздо эффективнее, потому что у них есть электрическое поле и разделение зарядов для притяжения зарядов обоих знаков. Кроме того, как было показано в предыдущей главе, полярная вода обеспечивает защиту или экранирование электрических полей в сильно заряженных молекулах, представляющих интерес в биологических системах.

Рис. 2.24 Представление художника о молекуле воды. Существует внутреннее разделение зарядов, поэтому вода - полярная молекула. Электроны в молекуле притягиваются к ядру кислорода и оставляют избыток положительного заряда около двух ядер водорода.Обратите внимание, что схема справа является приблизительной иллюстрацией распределения электронов в молекуле воды. Он не показывает фактическое количество протонов и электронов, участвующих в структуре.

Изоляционные и диэлектрические материалы - типы, свойства и применение

Введение в изоляционные и диэлектрические материалы

Определение изоляционных и диэлектрических материалов

Электроизоляционный материал может быть определен как материал, который не соответствует . пропустить через него электрический ток .

Для электрических приложений a особая категория из изоляционных материалов используется для разделения электрически проводящих частей оборудования друг от друга и от заземленных и «не находящихся под напряжением» компонентов оборудования и сетей.

Диэлектрические материалы . Диэлектрик - это изолирующий материал , электрический , , который может быть поляризован приложенным электрическим полем (обозначение: E ; единица измерения: вольт на метр - В / м ).Когда диэлектрик помещен в электрическое поле , электрические заряды не протекают через материал, как в проводнике , а только слегка смещаются от своих средних положений равновесия , вызывая поляризацию диэлектрика , пример которого можно увидеть на рисунке 1.

Рисунок 1. Диэлектрическая поляризация

Из-за диэлектрической поляризации , положительные заряды , смещены на в сторону поля , а отрицательные заряды смещаются в противоположном направлении , что создает внутреннее электрическое поле , , которое уменьшает общее поле внутри самого диэлектрика .

Различия между изоляционными, изоляционными и диэлектрическими материалами

Из приведенных выше утверждений было ясно, что все диэлектрики являются изоляторами, но не все изоляторы являются диэлектриками.

Проще говоря,

Изолятор или изоляционный материал:

- это те вещества, которые не будут пропускать поток электронов через них из-за очень низкого количества свободных электронов в нем, и они имеют низкую диэлектрическую проницаемость (относительная диэлектрическая проницаемость = ε r ).Это то же самое, что сопротивление резистора.

Примеры: Фарфоровые изоляторы, используемые в опорах и опорах передачи и распределения, резина, стекло, пластик и т. Д.

Диэлектрические или диэлектрические материалы:

те же вещества, что и изоляторы, но пропускают поток электронов через их под воздействием внешнего электрического поля, поскольку они могут быть поляризованы. Его также можно определить как способность накапливать заряд (энергию) посредством поляризации, например, в конденсаторе.Кроме того, они имеют высокую диэлектрическую проницаемость (относительная диэлектрическая проницаемость = ε r ).

Примеры: Типичным примером диэлектрика является электроизоляционный материал между металлическими пластинами конденсатора (например, слюда , ламинированная бумага ). Другие примеры : воздух , керамика и т. Д.

Полезно знать:
  • Все диэлектрики являются изоляторами, но не все изоляторы являются диэлектриками.
  • Все является проводником в определенной точке температуры или электрического поля из-за пробоя, так как каждый изолятор имеет свои пределы выдерживать разность потенциалов в материале

Также прочтите: Подводные кабели - конструкция, характеристики, прокладка кабелей и соединения

Типы диэлектрических материалов

Диэлектрические материалы широко используются в электрическом оборудовании и сетях, чаще всего используются типы, указанные в таблице 1,

Таблица 1 - Общие диэлектрические материалы

Применение диэлектрических материалов

Основное применение неорганических материалов - это оборудование подстанций высокого и среднего напряжения и воздушные линии в качестве изоляторов или вводов в трансформаторах высокого напряжения и распределительных устройствах.

Пластиковые пленки используются в качестве пленок в различных областях, таких как изоляция между фольгами в конденсаторах и изоляция пазов во вращающихся электрических машинах.

Обычно гибкие изоляционные рукава используются для защиты кабелей и компонентов от вредных механических и термических повреждений и могут найти применение в электрических машинах, трансформаторах, бытовых и отопительных приборах, осветительной арматуре, кабельных соединениях (соединениях и окончания) и распределительные устройства.

Смолы и лаки используются для пропитки и нанесения покрытий на электрическое оборудование (например, трансформаторы сухого типа ) с целью повышения его устойчивости к рабочим условиям, улучшения его электрических характеристик и увеличения срока службы. .

Эластомеры и термопласты обычно используются для изоляции силовых, контрольных и коммуникационных кабелей.

В настоящее время основные области применения жидких диэлектриков , в основном h углеводородных минеральных масел , в качестве изоляции и охлаждающей среды для трансформаторов, заземляющих реакторов и шунтирующих реакторов, конденсаторов и реостатов.

Важными свойствами диэлектрических жидкостей являются электрическая прочность, вязкость, химическая стабильность и температура вспышки .

Два газа, которые уже широко используются для изоляции: азот и гексафторид серы ( SF6 ). Азот используется в качестве изолирующей среды в некоторых герметичных трансформаторах и линиях с газовой изоляцией ( GIL ), а SF6 используется в распределительных устройствах высокого и среднего напряжения и автоматических выключателях из-за его изоляционных свойств и дугового разряда. -способности пожаротушения, а также в трансформаторах с элегазовой изоляцией ( GIT ) в качестве изоляционной и охлаждающей среды.

Однако из-за условий окружающей среды в установках среднего напряжения (автоматические выключатели, контакторы и конденсаторы) вакуум в настоящее время используется преимущественно.

Свойства и поведение диэлектрических материалов

Наиболее важными свойствами диэлектрических материалов являются:

  • Объемное сопротивление или удельное сопротивление.
  • Диэлектрическая проницаемость (обозначение: ε; единица: фарад на метр - В / м), определяется как сопротивление диэлектрика электрическому полю в конкретной среде.
  • Относительная диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость (обозначение: ε r - размер ), которая определяется как отношение плотности электрического потока , создаваемой в материале , к плотности, полученной в вакуума той же напряжённостью электрического поля или соотношением между диэлектрической проницаемостью диэлектрика и диэлектрической проницаемостью вакуума (обозначение: ε 0 - 85 × 10 −12 F / м ): ε / ε 0 .
  • Электрическая прочность , которая представляет собой способность выдерживать электрическое напряжение без разрушения. Обычно он указывается в кВ / мм (типовые значения могут находиться в диапазоне от 5 до 100 кВ / мм ).
  • Диэлектрические потери или коэффициент рассеяния электроэнергии , который определяется как отношение потерь мощности в диэлектрическом материале к общей мощности, передаваемой через него. Он задается тангенсом угла потерь и обычно известен как « тангенс δ ».В идеальном изоляторе ток, который проходит через него, является полностью емкостным ( I C ), но настоящие изоляторы не имеют 100% чистоты , это означает, что ток, проходящий через изолятор, также как и резистивный компонент ( I R ), и мы говорим, что изолятор имеет потери , которые представлены tan δ , что составляет δ угол, показанный на рисунке 2.

Рисунок 2 -

Рисунок 2 - Угол потерь и токов изолятора

Читайте также: Резистор и типы резисторов | Фиксированные, переменные, линейные и нелинейные

Еще одним важным аспектом всех диэлектрических материалов является максимальная температура , при которой они будут работать удовлетворительно .

Вообще говоря, диэлектрические материалы , изнашиваются быстрее при более высоких температурах , а износ может достигать точки, при которой изоляция перестает выполнять свою требуемую функцию.

Эта характеристика известна как старение , и для каждого материала обычно назначается максимальная температура, выше которой неразумно работать.

Старение диэлектрика зависит не только от физических и химических свойств материала и термического напряжения , которому он подвергается, но также от присутствия и степени влияния на механических, электрические и экологические нагрузки 903 18.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *